模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律的裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律的裝置及方法，該裝置包括土柱3，在土柱3上部的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)水口2，泄水口6，進(jìn)水口2通過(guò)管路與水庫(kù)水或外調(diào)水供水容器1連接，泄水口6通過(guò)管路與溢出水集水容器7連接；土柱3的底部設(shè)置有地下咸水進(jìn)水口9，地下咸水進(jìn)水口9通過(guò)管路與地下咸水定水頭供水容器10連接，在土柱3的側(cè)壁上設(shè)置有取樣口8。本發(fā)明的裝置可以模擬不同影響因素，如淺層地下咸水、底質(zhì)鹽分釋放、外調(diào)水與水庫(kù)水混合作用、風(fēng)的擾動(dòng)等影響下濱海水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律，也可以改變柱內(nèi)蓄水水質(zhì)、咸水水位埋深等不同試驗(yàn)條件研究地下咸水上移的水文地球化學(xué)作用以及咸淡水界面上移規(guī)律。
【專(zhuān)利說(shuō)明】模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水庫(kù)水質(zhì)咸化和水庫(kù)供水安全領(lǐng)域，特別是涉及一種模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，濱海地區(qū)水資源短缺的問(wèn)題日益突出，引水工程的實(shí)施為解決水資源危機(jī)發(fā)揮了重大的作用，但同時(shí)調(diào)蓄水庫(kù)的咸化問(wèn)題研究已迫在眉睫。濱海平原水庫(kù)咸化已成為一個(gè)普遍現(xiàn)象，例如天津?yàn)I海平原地區(qū)建設(shè)的蓄淡水庫(kù)，往往存在水質(zhì)咸化現(xiàn)象。多數(shù)學(xué)者對(duì)水庫(kù)水質(zhì)咸化機(jī)理進(jìn)行了研究，認(rèn)為濱海水庫(kù)水質(zhì)咸化受到鹽堿土、淺層地下咸水、氣候氣象條件、大氣沉降、海水入侵、水體溫度等因素影響。天津?yàn)I海地區(qū)淺層地下咸水埋深淺，當(dāng)水庫(kù)蓄水水位低于地下水位時(shí)，地下水將會(huì)通過(guò)土壤孔隙與上覆庫(kù)內(nèi)水體相連，加劇水庫(kù)咸化。水庫(kù)不同位置地下咸水與水庫(kù)水體交換過(guò)程中，鹽分的歸宿不同:接近水庫(kù)入口處的沉積物能將鹽分截留下來(lái)，而出水口沉積物卻將鹽分釋放轉(zhuǎn)移到水體。
[0003]關(guān)于濱海地區(qū)水庫(kù)水質(zhì)咸化及其影響因素，不少學(xué)者進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)研究。這些因素的影響可以通過(guò)室內(nèi)土柱試驗(yàn)完成，但多數(shù)土柱試驗(yàn)是關(guān)注單因素對(duì)水質(zhì)咸化垂直分布的影響，對(duì)于涉及底質(zhì)鹽分釋放、淺層地下咸水、外調(diào)水與水庫(kù)水混合作用對(duì)水庫(kù)咸化的影響，以及水庫(kù)水體咸化垂直變化規(guī)律研究很少，缺乏合理的試驗(yàn)研究方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律的裝置。
[0005]本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律的方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下:
[0007]一種模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律的裝置，包括土柱3，在土柱3上部的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)水口 2，與進(jìn)水口 2相對(duì)的位置設(shè)置有泄水口 6，進(jìn)水口 2通過(guò)管路與水庫(kù)水或外調(diào)水供水容器I連接，泄水口 6通過(guò)管路與溢出水集水容器7連接；土柱3的底部設(shè)置有地下咸水進(jìn)水口 9，地下咸水進(jìn)水口 9通過(guò)管路與地下咸水定水頭供水容器10連接，在土柱3的側(cè)壁上設(shè)置有I縱列4-10個(gè)取樣口 8。
[0008]一種模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律的方法，包括如下步驟:
[0009](I)使用模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律裝置，所述裝置包括土柱3，在土柱3上部的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)水口 2，與進(jìn)水口 2相對(duì)的位置設(shè)置有泄水口 6，進(jìn)水口 2通過(guò)管路與水庫(kù)水或外調(diào)水供水容器I連接，泄水口 6通過(guò)管路與溢出水集水容器7連接；土柱3的底部設(shè)置有地下咸水進(jìn)水口 9，地下咸水進(jìn)水口 9通過(guò)管路與地下咸水定水頭供水容器10連接，在土柱3的側(cè)壁上設(shè)置有I縱列4-10個(gè)取樣口 8 ；
[0010](2)在土柱3內(nèi)的底部依次放置地下咸水含水層土層5、網(wǎng)11、水庫(kù)底質(zhì)層4，地下咸水含水層土層裝填高度高于地下咸水進(jìn)水口 9的位置；[0011](3)從地下咸水定水頭供水容器10向土柱3中通入地下咸水；從水庫(kù)水或外調(diào)水供水容器I向土柱3中放入水庫(kù)水或外調(diào)水；
[0012]( 4 )從取樣口取樣，進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明可以模擬不同影響因素，如淺層地下咸水、底質(zhì)鹽分釋放、外調(diào)水與水庫(kù)水混合作用、風(fēng)的擾動(dòng)等影響下濱海水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律，也可以改變柱內(nèi)蓄水水質(zhì)、咸水水位埋深等不同試驗(yàn)條件研究地下咸水上移的水文地球化學(xué)作用以及咸淡水界面上移規(guī)律的試驗(yàn)裝置及方法。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律的裝置示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律的裝置使用示意圖。
[0016]圖3為咸水水位和水庫(kù)水水位相同的情況庫(kù)水含鹽量垂直分布特征。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0018]一種模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律的裝置，包括土柱3，在土柱3上部的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)水口 2，與進(jìn)水口 2相對(duì)的位置設(shè)置有泄水口 6，進(jìn)水口 2通過(guò)管路與水庫(kù)水或外調(diào)水供水容器I連接，泄水口 6通過(guò)管路與溢出水集水容器7連接；土柱3的底部設(shè)置有地下咸水進(jìn)水口 9，地下咸水進(jìn)水口 9通過(guò)管路與地下咸水定水頭供水容器10連接，在土柱3的側(cè)壁上設(shè)置有I縱列4-10個(gè)取樣口 8 (見(jiàn)圖1)。
[0019]一種模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律的方法，包括如下步驟:
[0020](I)使用模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律裝置，所述裝置包括土柱3，在土柱3上部的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)水口 2，與進(jìn)水口 2相對(duì)的位置設(shè)置有泄水口 6，進(jìn)水口 2通過(guò)管路與水庫(kù)水或外調(diào)水供水容器I連接，泄水口 6通過(guò)管路與溢出水集水容器7連接；土柱3的底部設(shè)置有地下咸水進(jìn)水口 9，地下咸水進(jìn)水口 9通過(guò)管路與地下咸水定水頭供水容器10連接，在土柱3的側(cè)壁上設(shè)置有I縱列4-10個(gè)取樣口 8 ；
[0021](2)在土柱3內(nèi)的底部依次放置地下咸水含水層土層5、網(wǎng)11、水庫(kù)底質(zhì)層4，地下咸水含水層土層裝填高度高于地下咸水進(jìn)水口 9的位置；(見(jiàn)圖2)
[0022](3)從地下咸水定水頭供水容器10向土柱3中通入地下咸水；從水庫(kù)水或外調(diào)水供水容器I向土柱3中放入水庫(kù)水或外調(diào)水；
[0023](4)從取樣口取樣，進(jìn)行監(jiān)測(cè)。測(cè)量系統(tǒng)選自集水裝置、pH計(jì)、濁度儀、電導(dǎo)率儀和氧化還原電位儀等。
[0024]下面通過(guò)一個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不對(duì)本發(fā)明作任何限制。
[0025]實(shí)施例1
[0026]一種模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律的方法，包括如下步驟:
[0027](I)使用模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律裝置，所述裝置包括土柱3，土柱3的內(nèi)徑10cm、長(zhǎng)120cm，材質(zhì)為有機(jī)玻璃柱，在土柱3上部的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)水口 2，與進(jìn)水口 2相對(duì)的位置設(shè)置有泄水口 6，進(jìn)水口 2通過(guò)管路與水庫(kù)水或外調(diào)水供水容器I連接，泄水口 6通過(guò)管路與溢出水集水容器7連接；土柱3的底部設(shè)置有地下咸水進(jìn)水口 9，地下咸水進(jìn)水口 9通過(guò)管路與地下咸水定水頭供水容器10連接，在土柱3的側(cè)壁上設(shè)置有
I縱列6個(gè)取樣口 8，每個(gè)取樣口的間距為IOcm ;最下邊一個(gè)取樣口設(shè)為0，最下面的取樣口距水庫(kù)底質(zhì)層4的距離為0cm。
[0028](2)在土柱3內(nèi)的底部放置5cm的地下咸水含水層土層5，邊裝填邊用木棒扎實(shí)、網(wǎng)(尼龍網(wǎng)或不銹鋼網(wǎng))ll、50cm的水庫(kù)底質(zhì)層4，地下咸水含水層土層裝填高度高于地下咸水進(jìn)水口 9的位置；柱上部模擬地表水體，下部模擬咸水含水層，中間用實(shí)際的庫(kù)底底質(zhì)層把二者分開(kāi)；在水庫(kù)底質(zhì)層上可以鋪設(shè)Icm石英砂(顆粒大于水庫(kù)底質(zhì)層固體顆粒)，以保證水庫(kù)底質(zhì)層與上覆水體界面平整；
[0029](3)從地下咸水定水頭供水容器10向土柱3中通入地下咸水；用地下咸水從土柱下面供水以驅(qū)除土體內(nèi)氣體，從水庫(kù)水或外調(diào)水供水容器I向土柱3中緩緩放入水庫(kù)水(或外調(diào)水);
[0030](4)試驗(yàn)運(yùn)行I天、11天、28天、54天、89天時(shí)，從取樣口 8用醫(yī)用注射器取樣，用電導(dǎo)率儀測(cè)試進(jìn)行監(jiān)測(cè)水體電導(dǎo)率和含鹽量；含鹽量可以由電導(dǎo)率換算得到。監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖3。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律的裝置，其特征是包括土柱(3)，在土柱(3)上部的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)水口(2)，與進(jìn)水口(2)相對(duì)的位置設(shè)置有泄水口(6)，進(jìn)水口(2)通過(guò)管路與水庫(kù)水或外調(diào)水供水容器(I)連接，泄水口(6)通過(guò)管路與溢出水集水容器(7 )連接；土柱(3 )的底部設(shè)置有地下咸水進(jìn)水口( 9 )，地下咸水進(jìn)水口( 9 )通過(guò)管路與地下咸水定水頭供水容器(10)連接，在土柱(3)的側(cè)壁上設(shè)置有I縱列4-10個(gè)取樣口(8)。
2.一種模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律的方法，其特征是包括如下步驟: 1)使用模擬濱海平原水庫(kù)水質(zhì)咸化垂直變化規(guī)律裝置，所述裝置包括土柱(3)，在土柱(3)上部的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)水口(2)，與進(jìn)水口(2)相對(duì)的位置設(shè)置有泄水口(6)，進(jìn)水口(2 )通過(guò)管路與水庫(kù)水或外調(diào)水供水容器(I)連接，泄水口( 6 )通過(guò)管路與溢出水集水容器(7 )連接；土柱(3 )的底部設(shè)置有地下咸水進(jìn)水口( 9 )，地下咸水進(jìn)水口( 9 )通過(guò)管路與地下咸水定水頭供水容器(10)連接，在土柱(3)的側(cè)壁上設(shè)置有I縱列4-10個(gè)取樣口(8)； 2)在土柱3內(nèi)的底部依次放置地下咸水含水層土層(5)、網(wǎng)(11)、水庫(kù)底質(zhì)層(4)，地下咸水含水層土層裝填高度高于地下咸水進(jìn)水口(9)的位置； 3)從地下咸水定水頭供水容器(10)向土柱(3)中通入地下咸水；從水庫(kù)水或外調(diào)水供水容器(I)向土柱(3)中放入水庫(kù)水或外調(diào)水； 4)從取樣口取樣，進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
【文檔編號(hào)】G01N33/18GK103543246SQ201310552611
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】李海明, 李銀, 陳健健, 李群, 康文娟, 趙雪 申請(qǐng)人:天津科技大學(xué)