[发明专利]非水相液体污染物在地下水中迁移及阻隔试验系统及方法

权利要求书

1.一种非水相液体污染物在地下水中迁移及阻隔试验系统，其特征在于，包括试验土样室、供污模块、供水模块、溶液收集模块和支撑调节模块；所述试验土样室至少包括第一砂槽、第二砂槽和工程屏障隔离槽，所述第一砂槽、所述工程屏障隔离槽和所述第二砂槽依次设置，所述第一砂槽与所述工程屏障隔离槽之间、以及所述工程屏障隔离槽与所述第二砂槽之间的连接处均设置透水结构，所述第一砂槽底部铺设有砾石导水层，所述工程屏障隔离槽内设置有工程屏障隔离墙，所述第二砂槽内铺设有砾石渗水层，所述试验土样室由透明的有机玻璃制成；所述供污模块与所述第一砂槽连通，向所述第一砂槽内匀速或变速地输送非水相液体污染物；所述供水模块与所述第一砂槽的底端连通，向所述砾石导水层输送水；所述溶液收集模块设置在所述工程屏障隔离槽以及所述第二砂槽的底端，对槽底渗出的溶液进行收集；所述支撑调节模块能模拟不同水力坡度下非水相液体污染物在地层中的迁移扩散。

2.根据权利要求1所述的非水相液体污染物在地下水中迁移及阻隔试验系统，其特征在于，所述供污模块包括经容积标定的有机玻璃容器、蠕动泵、污染物输入控制阀和硅胶软管，所述有机玻璃容器的外壁上设置有注液孔，所述有机玻璃容器通过所述硅胶软管依次与所述蠕动泵以及所述第一砂槽连通，所述污染物输入控制阀设置在所述硅胶软管上，且位于所述硅胶软管与所述第一砂槽的连接处。

3.根据权利要求2所述的非水相液体污染物在地下水中迁移及阻隔试验系统，其特征在于，所述供水模块包括水箱、水泵、输水管和水位控制阀，所述水泵设置在所述水箱内，通过所述输水管与所述第一砂槽底端连通，所述水位控制阀设置在所述输水管与所述第一砂槽的连接处。

4.根据权利要求3所述的非水相液体污染物在地下水中迁移及阻隔试验系统，其特征在于，所述溶液收集模块包括多个溶液收集瓶，分别设置在所述工程屏障隔离槽以及所述第二砂槽的底端，所述溶液收集瓶通过溶液收集管与槽底连通，所述溶液收集管上均设置有一排液控制阀。

5.根据权利要求4所述的非水相液体污染物在地下水中迁移及阻隔试验系统，其特征在于，所述第一砂槽、所述第二砂槽和所述工程屏障隔离槽底部均设置有长条状的透水槽，所述透水槽底部开孔，槽内放置有塑料透水板，所述塑料透水板可供液体出入而防止试验土样穿过。

6.根据权利要求5所述的非水相液体污染物在地下水中迁移及阻隔试验系统，其特征在于，所述透水结构为透水板，所述透水板上开有圆孔，所述圆孔内放置圆形透水石，所述透水板的其余部位均设有小孔，所述透水板的四周设置有乳胶片，用穿孔螺丝拼接固定。

7.根据权利要求6所述的非水相液体污染物在地下水中迁移及阻隔试验系统，其特征在于，所述砾石导水层以及所述砾石渗水层均由多组不同粒径的石英砂分层堆叠，形成多孔介质；所述工程屏障隔离墙主要由膨润土、红黏土、活性炭按预设的干密度混合压实制成。

8.根据权利要求7所述的非水相液体污染物在地下水中迁移及阻隔试验系统，其特征在于，所述第一砂槽的侧壁上开设有多个预制孔，所述预制孔用于采样和设置传感器。

9.根据权利要求8所述的非水相液体污染物在地下水中迁移及阻隔试验系统，其特征在于，所述支撑调节模块主要由支撑床、支撑片、千斤顶和活动铰接装置组成，所述支撑床包括床板和置于地面的床架，所述试验土样室设置在所述床板上，所述床板的固定端通过所述活动铰接装置与所述床架铰接，活动端的底部与所述千斤顶的活塞杆连接，所述支撑片设置在所述床板与所述床架之间。

10.一种非水相液体污染物在地下水中迁移及阻隔试验方法，应用于如权利要求9所述的试验系统，其特征在于，包括：

步骤一、组装所述试验系统，检查密封性；准备好试验用蒸馏水、经苏丹Ⅳ染色的柴油、多组不同粒径的石英砂以及所述工程屏障隔离墙的材料；将所述石英砂和所述工程屏障隔离墙的材料按预设的干密度压实，所述石英砂填入所述第一砂槽和第二砂槽内，所述工程屏障隔离墙填入所述工程屏障隔离槽内；设置并调整好数码相机；

步骤二、将蒸馏水注入所述水箱，启动所述水泵，打开所述水位控制阀，使蒸馏水注入所述第一砂槽内，当水位达到预设位置时，关闭所述水位控制阀和所述水泵，待所述第一砂槽内形成稳定的饱和及非饱和带；

步骤三、将经苏丹Ⅳ染色的柴油通过所述注液孔注入所述有机玻璃容器，启动所述蠕动泵，打开所述污染物输入控制阀，使柴油注入所述第一砂槽内；

步骤四、实时观测柴油在所述第一砂槽内的迁移，用所述数码相机拍照记录柴油锋面的扩散过程，以获取柴油在不同粒径多孔介质中的锋面扩散形态和形成透镜体的形状和厚度；

步骤五、由于水头差的作用，第一砂槽内的蒸馏水和入渗的柴油均会流向所述工程屏障隔离槽，一段时间后观测所述工程屏障隔离墙内柴油锋面的形态，同时还观测所述第二砂槽内有无出现柴油，以研究所述工程屏障隔离墙对柴油的吸附阻滞效果；

步骤六、每隔一段时间，通过溶液收集模块收集溶液，溶液收集后密封保存，以供后续水样分析，根据水中污染物浓度的时空分布，研究柴油是否通过对流、弥散作用迁移到了蒸馏水中，是否对水造成了污染；

步骤七、将所述千斤顶置于所述床板的活动端底部，所述千斤顶将试验土样室抬升至倾斜预设的角度，再用所述支撑片支撑固定，计算出当前的水力坡度，之后重复步骤一至步骤六，并不断调整千斤顶的顶升高度，测试不同水力坡度下柴油在多孔介质中的运移扩散规律与工程屏障隔离墙的吸附阻滞效果。