[实用新型]一种模拟岩溶裂隙-管道水流及溶质运移规律的试验装置

说明书

本实用新型公开了一种模拟岩溶裂隙‑管道水流及溶质运移规律的试验装置，它包括机架，机架上部设表层岩溶带入渗箱，机架侧边设压力监测设备，表层岩溶带入渗箱顶部为敞口结构并放置降雨模拟器，表层岩溶带入渗箱底部一侧连接大裂隙板，另一侧连接三块小裂隙板，小裂隙板底端与大裂隙板侧边连接并呈V型结构，大裂隙板和小裂隙板内部设大裂缝和小裂缝，在大裂隙板、小裂隙板侧边和表层岩溶带入渗箱底部均设若干测压管接头，测压管接头通过软管与压力监测设备连通。本装置结构完整，空间布局合理，与实际的含水结构特征高度相似，可操作性强，影响因素可控，适用于对岩溶裂隙‑管道水运移及溶质运移规律的探究。

技术领域

本实用新型涉及一种试验装置，尤其涉及一种模拟岩溶裂隙-管道水流及溶质运移规律的试验装置，属于水文地质学及地下水研究技术领域。

背景技术

由于岩溶发育的特殊时空变化使岩溶含水介质存在很强的各项异性和非均质性，岩溶区发育的裂隙、管道使岩溶水存在区别于均质孔隙介质中地下水的特征：层流与紊流共生、有压与无压共存、水流运动方向局部与整体不一致、缺乏统一的区域地下水位、分布不均匀等。岩溶区常存在工程性缺水干旱；在各大矿渣、赤泥和粉煤灰堆场，由于岩溶地质环境的脆弱性，堆场荷载增大常引发一系列的连锁反应，如岩溶含水结构无限破坏和持续渗漏污染等；岩溶孔洞的存在常引发岩溶塌陷；岩溶地下空间工程施工和采矿过程也常遭遇突水、突泥等问题。岩溶含水介质以及其水动力特征的不确定性大大增加了治理岩溶地下水工程环境问题的难度。传统的水文地质手段对岩溶含水层的结构、水流特性和溶质运移规律的研究均存在一定的局限性，岩溶区水文循环过程相当复杂，如何综合考虑大气降雨补给、落水洞集中入渗及表层岩溶带的分散入渗、深层裂隙带和管道网络的径流排泄等因素共同作用下的岩溶地下水运移及环境问题，仍是一个困难但对人类生活、生产和国家经济发展至关重要，且亟待解决的问题。物理试验作为研究岩溶含水系统的一种重要方法已经被广泛运用，而目前针对岩溶裂隙-管道含水介质的溶质运移变化规律的物理试验研究只是针对单裂隙、简单的交叉裂隙以及单一裂隙管道交叉进行溶质运移规律研究，存在结构单一，水文因素不全面，可操作性弱的缺点。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种模拟岩溶裂隙-管道水流及溶质运移规律的试验装置，它是一种结构完整、空间布局合理、相似度高的岩溶裂隙-管道含水介质试验装置，本装置包含了完整的岩溶地下水水文循环要素，其空间结构布局合理，该装置是一种能够定量控制水运移和溶质运移过程中补、径、排条件的室内岩溶裂隙-管道介质物理模型，可用于探究岩溶裂隙-管道含水介质水流和溶质运移规律。基于该装置获得的试验成果不仅可推动岩溶地下水水动力弥散特征的理论发展，也为野外现场复杂岩溶地下水的研究提供重要参考，对解决岩溶地下水环境保护问题和工程地质问题有着重要的意义，有效的解决了上述存在的问题。

本实用新型的技术方案为：一种模拟岩溶裂隙-管道水流及溶质运移规律的试验装置，它包括机架，所述机架为固定连接的方框结构，在机架的上部设有表层岩溶带入渗箱，在机架的侧边设有压力监测设备，所述表层岩溶带入渗箱为方形箱体结构，表层岩溶带入渗箱的顶部为敞口结构并放置有降雨模拟器，在表层岩溶带入渗箱的底部一侧连接有大裂隙板，另一侧连接三块小裂隙板，小裂隙板的底端与大裂隙板侧边连接并呈V型结构，在大裂隙板和小裂隙板的内部分别设有大裂缝和小裂缝，在大裂隙板、小裂隙板的侧边和表层岩溶带入渗箱的底部均设若干测压管接头，测压管接头通过软管与压力监测设备连通。

所述机架的下方还设有管网系统，所述管网系统为三层台阶式结构，在管网系统的底端出口、高端中端进口均设有阀门，管网系统的底端出口通过阀门与排水系统连通，管网系统的进口分别通过阀门及管道与大裂隙板的底端连通，管网系统的进口分别通过阀门及排水管一和排水管二与表层岩溶带入渗箱的底端连通。

所述机架的底端固定连接有四个万向脚轮。

所述降雨模拟器包括相互连通的方形管道、布雨管和调节阀，在方形管道的中间连接若干根平行的布雨管，在布雨管上设有若干雨水孔，方形管道通过调节阀和流量计与供水管道连通。