[发明专利]一种地下水人工回灌渗流模拟监测系统及方法

权利要求书

1.一种地下水人工回灌渗流模拟监测系统，其特征在于：包括进水箱、第一氮气袋、厌氧渗流柱、第二氮气袋、取样探头、取样器、压力传感器、压力数据采集单元和出水箱；

厌氧渗流柱包括顶盖、底盖和柱体，柱体由若干段套筒沿竖直方向拼接为一体结构，相邻段的套筒之间可拆卸密封连接，最上方的套筒可拆卸密封连接顶盖，最下方的套筒可拆卸密封连接底盖；

柱体内自下而上填装有多层含水介质，柱体内于含水介质的上方放置第一上布水板，最上方的套筒与顶盖之间设置第二上布水板，第一上布水板与第二上布水板之间设置上支撑架，柱体内于含水介质的下方放置第一下布水板，最下方的套筒与底盖之间设置第二下布水板，第一下布水板与第二下布水板之间设置下支撑架；

柱体的圆柱侧面的一侧等间距开设多个取样孔，柱体的圆柱侧面的另一侧等间距开设多个测压孔；

柱体内等间距放置与取样孔数量相同的取样探头，取样探头位于含水介质内，取样探头经取样管路连接取样器，取样管路穿过所述取样孔，其中，所述取样器用于采集孔隙水样，测定水样的氧化还原敏感指标，表征各层含水介质的氧化还原分带特征；

测压孔上连接压力传感器，压力传感器经信号线缆连接压力数据采集单元，其中，压力数据采集单元用于采集孔隙水压力数据，计算各层含水介质的渗透系数；

进水箱设置为封闭箱体，进水箱连接有补水管路，补水管路上设置有第一阀门，进水箱的底部经进水管路连接厌氧渗流柱的顶盖，厌氧渗流柱的底盖经出水管路连接出水箱，进水箱的顶部经第一输气管路连接第一氮气袋，厌氧渗流柱的顶盖连接有排气管路，排气管路上设置有第二阀门，厌氧渗流柱的顶盖经第二输气管路连接第二氮气袋；

其中，所述厌氧渗流柱可拆卸下，封闭厌氧渗流柱两端的接头，第二氮气袋持续向厌氧渗流柱内充入氮气。

2.根据权利要求1所述的一种地下水人工回灌渗流模拟监测系统，其特征在于：相邻段的套筒之间经法兰可拆卸密封连接，最上方的套筒经法兰可拆卸密封连接顶盖，最下方的套筒经法兰可拆卸密封连接底盖。

3.根据权利要求1所述的一种地下水人工回灌渗流模拟监测系统，其特征在于：所述柱体内壁壁面设置为粗糙表面。

4.根据权利要求1所述的一种地下水人工回灌渗流模拟监测系统，其特征在于：所述进水管路上设置有第一流量阀，所述出水管路上设置有第二流量阀。

5.根据权利要求1所述的一种地下水人工回灌渗流模拟监测系统，其特征在于：第一上布水板、第二上布水板、第一下布水板和第二下布水板上均开设多个透水孔。

6.根据权利要求1所述的一种地下水人工回灌渗流模拟监测系统，其特征在于：所述底盖设置为漏斗，所述出水管路连接漏斗的底部位置。

7.根据权利要求1所述的一种地下水人工回灌渗流模拟监测系统，其特征在于：所述取样探头设置有亲水性多微孔滤膜。

8.根据权利要求1所述的一种地下水人工回灌渗流模拟监测系统，其特征在于：取样管路的一端连接取样探头，取样管路的另一端经快速接头连接取样器。

9.根据权利要求1所述的一种地下水人工回灌渗流模拟监测系统，其特征在于：所述压力数据采集单元包括压力数据采集器和计算机，多个压力传感器经信号线缆连接压力数据采集器，压力数据采集器经信号线缆连接计算机。

10.一种地下水人工回灌渗流模拟监测方法，其特征在于，应用权利要求1至9任一项所述的地下水人工回灌渗流模拟监测系统；

所述方法包括如下步骤：

步骤一、将厌氧渗流柱的顶盖从柱体上拆卸下来，向柱体内依次分层填装多层含水介质并夯实，将柱体最上方的套筒密封连接顶盖；

步骤二、开启排气管路上的第二阀门，通过出水管路向厌氧渗流柱内充满无氧蒸馏水，将厌氧渗流柱内的空气通过排气管路排空并关闭第二阀门，通过补水管路向进水箱及进水管路充满无氧蒸馏水并关闭第一阀门；

步骤三、开启进水管路上的第一流量阀，开启出水管路上的第二流量阀，调节第一流量阀和第二流量阀至设定流量值，进水箱内的无氧蒸馏水经进水管路流入厌氧渗流柱并继续经出水管路流至出水箱，第一氮气袋向进水箱内充入氮气以补偿大气压并使进水箱内保持无氧环境，第二氮气袋向厌氧渗流柱内充入氮气以补偿大气压并使厌氧渗流柱内保持无氧环境；

步骤四、定期通过取样器采集孔隙水样，测定水样的氧化还原敏感指标，表征各层含水介质的氧化还原分带特征；

实时通过压力数据采集单元采集孔隙水压力数据，计算各层含水介质的渗透系数；

步骤五、经过设定时间，拆卸下厌氧渗流柱，封闭厌氧渗流柱两端的接头，第二氮气袋持续向厌氧渗流柱内充入氮气，使厌氧渗流柱在氮气的保护下转移至厌氧工作站，采集各层含水介质上的微生物样本并进行微生物学分析，结合各层含水介质的渗透系数，分析人工回灌各层含水介质上微生物堵塞过程。