一種基于地下水動態(tài)模擬實驗平臺的地下水位動態(tài)模擬實驗方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)境水文地質模擬裝置及模擬實驗方法，具體地說是一種基于地下水動態(tài)模擬實驗平臺的地下水位動態(tài)模擬實驗方法。
【背景技術】
[0002]地下水資源在我國水資源中占有舉足輕重的地位，在維護生態(tài)環(huán)境安全和經(jīng)濟社會健康發(fā)展等方面發(fā)揮著不可替代的作用。然而，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，大量不合理排放的生活廢水廢物、工業(yè)廢水廢物、農(nóng)業(yè)污染物等，以及地下水無序開發(fā)，導致大量污染物進入地下水環(huán)境，引起包氣帶土壤和地下水污染愈加嚴重，致使地下水環(huán)境污染問題日益復雜。
[0003]地下水污染是我國面臨的嚴峻問題，控制和修復地下水污染是保護水資源的重要工作之一。包氣帶結構復雜，污染物通過水流等作用極其緩慢向下迀移轉化，因此包氣帶既是污染物通道，也是污染物儲存空間，導致污染物進入含水層，以及在含水層中運動都比較緩慢，污染往往是逐漸發(fā)生，發(fā)現(xiàn)地下水污染后，確定污染源也遠不如地表水那么容易。因此，多年來，眾多科研工作者不斷開展地下水污染防治的科學研宄工作，而探索此類科學問題必須依托相應的模擬地下水環(huán)境實驗裝置，因此設計合理的地下水動態(tài)模擬裝置成為從事地下水污染修復研宄熱點問題。
[0004]研宄發(fā)現(xiàn)，當今的地下水物理模擬裝置存在如下缺點:首先，從功能上看現(xiàn)有模擬裝置大多片面針對包氣帶或者含水層，缺乏包氣帶與飽水帶兩方面模擬功能的有機組合裝置，從而缺少污染物從包氣帶進入飽水帶途經(jīng)模擬監(jiān)測功能，不能夠從整個循環(huán)流程上抓住污染物迀移轉化過程，導致模擬裝置缺乏整體性；其次，野外原位進行實驗和數(shù)據(jù)采集往往難以實現(xiàn)。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的就是提供一種基于地下水動態(tài)模擬實驗平臺的地下水位動態(tài)模擬實驗方法，以解決現(xiàn)有模擬裝置的模擬實驗保真度低和模擬實驗成本高的問題。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種基于地下水動態(tài)模擬實驗平臺的地下水位動態(tài)模擬實驗方法，先設置地下水動態(tài)模擬實驗平臺，再在所述地下水動態(tài)模擬實驗平臺中裝填入模擬典型水文地質單元的含水層介質，最后在所述地下水動態(tài)模擬實驗平臺上進行地下水位動態(tài)模擬實驗。
[0007]所述地下水動態(tài)模擬實驗平臺包括動態(tài)模擬裝置、曝氣裝置、模擬雨淋裝置和中控計算機。
[0008]所述動態(tài)模擬裝置的主體為長方形的箱式殼體，所述箱式殼體采用有機玻璃板加工而成，外圍采用不銹鋼方管加固和支撐；在所述箱式殼體的前壁板與后壁板的內側按10mm的間距設置有若干直立的凹形卡槽，所述卡槽的下沿與所述箱式殼體的底板相接觸，所述卡槽的上沿與所述箱式殼體的上口平齊；在所述箱式殼體的前壁板與后壁板上的位置相對的兩個所述卡槽之間插接一張矩形的多孔配水板，在所述多孔配水板的板面上密布有孔徑為2_的過流孔眼，所述多孔配水板的下沿與所述箱式殼體的底板相接觸，所述多孔配水板的上沿與所述箱式殼體的上口相平齊；
在所述箱式殼體的一端側壁板上接有分層設置的若干進水口，在所述箱式殼體的另一端的側壁板上接有分層設置的若干出水口，所述進水口和所述出水口均由孔徑為8mm的有機玻璃管制成，在所述箱式殼體的側壁板上呈矩陣分布；
在所述箱式殼體的前壁板與后壁板上分別設置有若干分層設置的由孔徑為8mm有機玻璃管制成的采樣口，所述采樣口分布在由所述多孔配水板分隔開的每個樣品空間所對應的前壁板或后壁板上，在每個所述采樣口上安裝有取樣器或者封接有封口塞，在所述箱式殼體的前壁板與后壁的兩端分別設置有呈縱向排列的一列由孔徑為8_有機玻璃管制成的溢流口，在所述溢流口處安裝有取樣器或者封接有接有帶控制閥的溢流管；
在所述箱式殼體的底板上開有若干排水排泥孔，每個排水排泥孔上接有一個排水排泥管，所述排水排泥管用直徑40mm的PVC管制成，在所述排水排泥孔的內孔口處封接有不銹鋼紗網(wǎng)，在所述排水排泥管上接有排水排泥控制閥，所有所述排水排泥管的下端共接到一根排水排泥總管上；
在所述箱式殼體的底部架設有底盤，所述底盤由若干腳輪支撐連接；在所述底盤的兩端各連接一個折疊式矩形吊架，在所述吊架上安放有高度可調的水箱，一個所述水箱通過連通管路連接到所述箱式殼體的所述進水口上，另一個所述水箱通過連通管路連接到所述箱式殼體的所述出水口上；在所述連通管路上分別安裝有電磁閥和流量計，所述流量計上的數(shù)據(jù)線連接到所述中控計算機上；
在所述箱式殼體內的由所述多孔配水板分隔開的每個樣品空間中裝填有用于模擬典型水文地質單元的含水層介質，在每個樣品空間中分別插接有若干直立的由管徑為20mm的PVC管制成的監(jiān)測/加藥孔管，所述監(jiān)測/加藥孔管的底端與所述箱式殼體的底板相接觸，所述監(jiān)測/加藥孔管的頂端與所述箱式殼體的上口相平齊；在所述監(jiān)測/加藥孔管的管壁上沿圓周對稱開有四列孔徑為2mm的孔眼，每列孔眼的上下間距為10mm，在所述監(jiān)測/加藥孔管的外側包裹有不銹鋼紗網(wǎng)；所述監(jiān)測/加藥孔管供在線監(jiān)測裝置的監(jiān)測探頭插入其中，所述監(jiān)測探頭為水質監(jiān)測探頭、水位監(jiān)測探頭、PH監(jiān)測探頭、氧化還原電位監(jiān)測探頭、電導率監(jiān)測探頭、溫度監(jiān)測探頭及溶解氧監(jiān)測探頭中的一種或數(shù)種，所述監(jiān)測探頭的數(shù)據(jù)線連接到所述中控計算機上，以傳輸和處理所采集的實驗檢測信號。
[0009]在所述箱式殼體的上口設置有可掀起或扣合的密封蓋。
[0010]所述曝氣裝置包括供氣總管、配氣管和曝氣管；所述曝氣管是在管徑為1mm的PVC管上沿軸向開有雙排氣孔，每個氣孔的孔徑為1mm，每排氣孔的孔距為5mm，兩排氣孔的圓心夾角為45° ;所述曝氣管水平設置在所述箱式殼體內的由所述多孔配水板分隔開的各樣品空間的底部，所述曝氣管的一端連接到插接在所述箱式殼體內各樣品空間中的所述配氣管上，所述配氣管的上端連接到設置于所述箱式殼體上方的所述供氣總管上，在每根所述配氣管上裝有曝氣控制閥，所述供氣總管由鼓風機或高壓氮氣瓶供氣，通過調控所述曝氣控制閥形成曝氣。
[0011]所述模擬降雨裝置包括供水總管、配水管、蛇形管和噴淋管，所述噴淋管包括一根分水管和垂直連接所述分水管上的若干噴淋管，所述噴淋管是管徑為1mm的PVC管，在噴淋管上沿軸向開有雙排水孔，每個水孔的孔徑為1mm，每排水孔的孔距為5mm，兩排水孔的圓心夾角為45° ;所述噴淋管分成若干組，水平設置在所述箱式殼體的上方，每組所述噴淋管通過所述蛇形管連接到所述配水管的下端，各組的所述配水管的上端共接到所述供水總管上，在每根所述配水管上裝有一個雨淋控制閥；所述供水總管由水泵或自來水管供水，通過調控所述雨淋控制閥形成降雨模擬。
[0012]模擬典型水文地質單元的含水層介質的