一种宽度与流速可变的地下水混合作用模拟装置及方法

本发明涉及地下水混合交互研究，尤其涉及一种宽度与流速可变的地下水混合作用模拟装置及方法。

背景技术：

1、自20世纪40年代以来，国内外对地下水之间的交互关系做了大量的研究，并取得了很大的进展。主要的研究方法包括解析法和数值法，在数值法出现以前，以解析法为主。到目前为止，国内外在利用数值法研究地下水之间相互作用关系时基本上仍以理想算例与解析解对比分析为主，极少见到实际应用。

2、随着经济发展，地下水污染越加严重，关于受污染地下水的影响方面的研究相对较多。地下水之间混合交互过程中污染物在其间的运移存在着复杂的转化关系，是迫切需要进行研究的重点。但现阶段的水文地质模型大多只能单方面研究地下水的运移规律，缺乏对地下水混合交互作用研究用的物理模型，特别是研究地下水混合交互作用的室内实验装置，并且现有大多模型更加偏向于理论模型下的规律研究，而缺乏对实际情况下地下水混合交互规律的实验研究。

3、因此，寻找一种能够解决上述技术问题的技术方案成为本领域技术人员所研究的重要课题。

技术实现思路

1、本发明实施例公开了一种宽度与流速可变的地下水混合作用模拟装置及方法，用于解决现有关于地下水混合交互规律的研究一般采用理论模型，而缺乏对实际情况下地下水混合交互规律研究的技术问题。

2、本发明实施例提供了一种宽度与流速可变的地下水混合作用模拟装置，包括模拟槽以及装载有第一颜料溶液的第一储蓄桶、装载有第二颜料溶液的第二储蓄桶，其中，所述第一颜料溶液的颜色与所述第二颜料溶液的颜色不相同；

3、所述模拟槽包括箱体、卡板、第一进水管、第二进水管、第一蠕动泵以及第二蠕动泵；

4、所述箱体的顶部为开口，所述卡板卡设于所述开口以对所述箱体进行封闭，所述箱体内布置有介质，所述箱体的外侧面开设有出水口以及多个进水口，所述第一进水管的一端连接其中一个所述进水口，所述第一进水管的另一端通过所述第一蠕动泵与所述第一储蓄桶连接，所述第二进水管的一端连接另一个所述进水口，所述第二进水管的另一端通过所述第二蠕动泵与所述第二储蓄桶连接。

5、可选地，多个所述进水口与所述出水口处于同一水平面上。

6、可选地，所述进水口的数量为6个，每3个所述进水口为一组，两组所述进水口关于所述箱体的中轴线对称设置。

7、可选地，所述进水口与所述出水口均设置有尼龙网。

8、可选地，所述出水口设置有控制阀门。

9、可选地，所述箱体为透明箱体。

10、可选地，所述第一储蓄桶与所述第二储蓄桶均设置有容量刻度线。

11、本发明实施例提供了一种宽度与流速可变的地下水混合作用模拟方法，所述模拟方法基于上述的宽度与流速可变的地下水混合作用模拟装置进行，所述模拟方法包括以下步骤：

12、s1、在模拟槽的箱体中填充介质，将卡板卡合于所述箱体的开口以对箱体进行密封；

13、s2、在第一储蓄桶内调配第一颜料溶液，在第二储蓄桶内调配第二颜料溶液，并使所述第一颜料溶液的颜色与所述第二颜料溶液的颜色不相同；

14、s3、将第一进水管的一端连接所述箱体内的其中一个进水口，将第一进水管的另一端通过第一蠕动泵连接第一储蓄桶，将第二进水管的一端连接所述箱体内的另一个进水口，将第二进水管的另一端通过第二蠕动泵连接第二储蓄桶；

15、s4、开启第一蠕动泵和第二蠕动泵，打开出水口的控制阀门，并调节第一蠕动泵控制第一颜料溶液的流速，调节第二蠕动泵控制第二颜料溶液的流速；

16、s5、观察模拟槽内不同位置处的颜色情况并进行拍照记录，根据颜色对比分析模拟槽内颜料溶液的混合情况。

17、可选地，所述步骤s2中，所述第一颜料溶液与所述第二颜料溶液在模拟槽内混合后呈现不同于第一颜料溶液颜色以及第二颜料溶液颜色的混合颜色，所述混合颜色根据第一颜料溶液与第二颜料溶液的混合比例的不同而变化。

18、可选地，所述步骤s1中的介质为碳酸钙颗粒。

19、从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

20、本实施例中的模拟装置可以模拟实际地下水混合交互作用的情况，具体地，通过第一蠕动泵以及第二蠕动泵分别将第一储蓄桶的第一颜料溶液以及第二储蓄桶的第二颜料溶液输入到模拟槽内，通过调节蠕动泵控制颜料溶液的流速，从而观察模拟槽内不同位置处的颜色情况并进行拍照记录，根据颜色对比分析模拟槽内颜料溶液的混合情况，进而实现在模拟槽内模拟不同情况下对地下水混合作用的影响。上述模拟装置操作简单、方便，可以模拟多种因素对地下水混合作用的影响，并且模拟装置的试验结果具有重要参考意义，对现场地下水混合交互作用提供重要参考依据。

技术特征：

1.一种宽度与流速可变的地下水混合作用模拟装置，其特征在于，包括模拟槽以及装载有第一颜料溶液的第一储蓄桶、装载有第二颜料溶液的第二储蓄桶，其中，所述第一颜料溶液的颜色与所述第二颜料溶液的颜色不相同；

2.根据权利要求1所述的宽度与流速可变的地下水混合作用模拟装置，其特征在于，多个所述进水口（2）与所述出水口（3）处于同一水平面上。

3.根据权利要求2所述的宽度与流速可变的地下水混合作用模拟装置，其特征在于，所述进水口（2）的数量为6个，每3个所述进水口（2）为一组，两组所述进水口（2）关于所述箱体（1）的中轴线对称设置。

4.根据权利要求1所述的宽度与流速可变的地下水混合作用模拟装置，其特征在于，所述进水口（2）与所述出水口（3）均设置有尼龙网。

5.根据权利要求1所述的宽度与流速可变的地下水混合作用模拟装置，其特征在于，所述出水口（3）设置有控制阀门。

6.根据权利要求1所述的宽度与流速可变的地下水混合作用模拟装置，其特征在于，所述箱体（1）为透明箱体。

7.根据权利要求1所述的宽度与流速可变的地下水混合作用模拟装置，其特征在于，所述第一储蓄桶与所述第二储蓄桶均设置有容量刻度线。

8.一种宽度与流速可变的地下水混合作用模拟方法，其特征在于，所述模拟方法基于权利要求1至7任一项所述的宽度与流速可变的地下水混合作用模拟装置进行，所述模拟方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的宽度与流速可变的地下水混合作用模拟方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述第一颜料溶液与所述第二颜料溶液在模拟槽内混合后呈现不同于第一颜料溶液颜色以及第二颜料溶液颜色的混合颜色，所述混合颜色根据第一颜料溶液与第二颜料溶液的混合比例的不同而变化。且可以通过水流冲洗，使得该装置可以重复使用而不影响试验结果。

10.根据权利要求8所述的宽度与流速可变的地下水混合作用模拟方法，其特征在于，所述步骤s1中的介质为碳酸钙颗粒。

技术总结本发明实施例公开了一种宽度与流速可变的地下水混合作用模拟装置及方法，其中，本发明中的模拟装置包括模拟槽、第一储蓄桶、第二储蓄桶，其中，第一储蓄桶的第一颜料溶液的颜色与第二储蓄桶的第二颜料溶液的颜色不相同；模拟槽中的箱体的顶部为开口通过卡板进行封闭，箱体内布置有介质，箱体的外侧面开设有出水口以及多个进水口，第一进水管的一端连接其中一个进水口，另一端通过第一蠕动泵与第一储蓄桶连接，第二进水管的一端连接另一个进水口，另一端通过第二蠕动泵与第二储蓄桶连接；开启第一及第二蠕动泵，开启出水口并调节好第一及第二蠕动泵及流速，观察模拟槽内不同位置处的颜色情况并拍照记录，根据颜色对比分析模拟槽内溶液的混合情况。技术研发人员：龚星,李子邦,范泽涛受保护的技术使用者：广东工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25