[实用新型]河谷平原带溶质累积与迁移模拟实验装置

说明书

本实用新型公开了河谷平原带溶质累积与迁移模拟实验装置，包括包气带和含水层介质模拟箱体、水流及溶质供给系统、渗透集水排水系统和喷淋模拟装置；采用本实用新型装置可实现河流对含水层侧向渗透模拟、降水及河流入渗垂向模拟补给、土壤介质溶质迁移与累积模拟等过程，亦可通过模拟绘制不同位置的水流场和溶质浓度场，还可通过水流运移或溶质迁移实验反算土壤或其他介质参数。本实用新型适用于水文地质学、土壤学、环境学等方面的科学研究和教学辅导。

技术领域

本实用新型属于水文地质学、土壤学、环境学等方面实验研究领域，尤其是一种研究河谷平原带溶质累积与迁移模拟实验装置及方法。可用于土壤水动力学中研究土壤水含量空间变化规律、农田水利学中包气带降水入渗补给、水文地质学中地下水流运动及污染物迁移等基础研究或教学辅导等。

背景技术

地下水是我国北方地区农业生产、生活和生态最主要的供水水源，随着社会经济快速发展，用水需求增加导致地下水位下降，包气带增厚，对土壤和含水层水环境容量都产生了较大影响，通过模拟包气带和含水层在不同水分条件下水流运动及溶质迁移能力，可为加强农业用水管理、地下水源地保护和干旱区生态用水安全提供一定的科学依据和技术指导。

农田土壤水分和养分是影响农作物产量的关键因素，土壤理化性状的测定在野外具有一定的难度。通过室内模拟实验装置测定相关参数，可为土壤特性研究提供一定的科学依据；结合田间降水和蒸发过程模拟包气带中地下水的运移规律，可指导农业生产活动。

地下水与地表水不同，赋存于含水层介质中，其水流运移及溶质迁移规律较为复杂，从富水性条件来看，地下水主要集中供水水源地和农牧业集中区都密集分布在富水性较强的河谷平原，因此，河水位变化对地下水的补给和排泄都有一定影响，需要一种可满足不同供排水条件的河谷平原包气带和含水层水流及溶质模拟装置。

由于我国北方农牧交错带和生态脆弱草原区，降水量少，开发利用和保护地下水同等重要，但受各种主客观技术条件限制，在野外构建完整的监测网络还需要较长的时间和大量的资金投入，而现有的模拟装置多仅限于一种实验目的，难以反映复杂供排水条件下河谷平原包气带和含水层水流场及溶质浓度场的变化规律，无法指导实践生产和环境保护。

实用新型内容

本实用新型时基于现有实验设备存在技术不足而地下水开发利用和保护需求提出的，设计了一款适用于不同供排水条件，考虑水流侧向运移和垂向渗漏的河谷平原带溶质累积与迁移模拟实验装置及方法，旨在通过模拟水流场和浓度场，指导和规范人们的用水行为。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

一种河谷平原带溶质累积与迁移模拟实验装置，包括包气带和含水层介质模拟箱体、水流及溶质供给系统、渗透集水排水系统和喷淋模拟装置以及其他相关配件；

所述包气带和含水层介质模拟水箱内部充填有介质材料，箱体底部设置有为渗漏隔板；包气带和含水层介质模拟水箱内部充填的介质材料可参考野外实验调查及土样测试结果，按类型和比例配置强渗透介质、弱渗透介质或不透水介质，箱体中土壤介质的铺设由下至上，可水平填充铺设，也可按照一定坡度进行填充，充填后适度压实以保障能仿真自然状态下的介质孔隙。

所述水流及溶质供给系统包括设置在包气带和含水层介质模拟水箱左侧的左侧水槽，左侧水槽与所述包气带和含水层介质模拟水箱连通，在接触面上设置有左侧水位控制隔板；所述左侧圆柱形水槽通过供水胶管与第一集水箱连通，在供水胶管上设置有供水控制阀门。在含水层介质模拟水箱正上方设置有水槽，水槽通过顶部水槽供水胶管与第一集水箱连通，所述顶部水槽供水胶管上设置有顶部水槽供水阀门。

水流及溶质供给系统可实现为包气带和含水层介质模拟水箱连续供水和间断供水，流量可根据装置左侧水槽水位或顶部水槽水位的变化进行人为或自动控制；从而模拟不同土壤和含水层介质的渗流规律及污染物迁移动力过程；