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原文传递一种吹填区土壤盐分弥散系数土柱试验确定法

专利名称：	一种吹填区土壤盐分弥散系数土柱试验确定法
摘要：	本发明公开了一种吹填区土壤盐分弥散系数土柱试验确定法，属于环境技术领域，该吹填区土壤盐分弥散系数土柱试验确定法的装置包括放置在底座上的有机玻璃柱，在有机玻璃柱上方设置阀门开关，有机玻璃柱上部与溢流槽连通；本发明通过搭建以吹填区底泥土壤为主要介质组成的土柱，完成不同水力梯度下的盐分穿透试验，得到盐分穿透曲线；试验主体装置为有机玻璃柱，其余试剂为吹填区底泥、粗砂和去离子水水，均为环境友好型试剂，且制备简单，成本低廉；用标准曲线对比法确定土壤中盐分弥散系数，方法简易且精度较高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	河海大学
发明人：	陈舟;王锦国;周志芳;黄勇;杨蕴;吴明洲
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201910687849.3
公开号：	CN110296915A
代理机构：	南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	张华蒙
分类号：	G01N13/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N13
申请人地址：	210024 江苏省南京市鼓楼区西康路1号
主权项：	1.一种吹填区土壤盐分弥散系数土柱试验确定法，其特征在于：该吹填区土壤盐分弥散系数土柱试验确定法的装置包括放置在底座(5)上的有机玻璃柱(1)，在有机玻璃柱(1)上方设置阀门开关(3)，有机玻璃柱(1)上部与溢流槽(2)连通；采用该装置的试验确定法，包括如下步骤： 1)现场采集吹填区的底泥，测试其含盐量，将底泥土恒温蒸干后过标准筛后得到土样(6)； 2)土柱制作：土柱共有三层，最下层是粗砂(7)，中层是土样(6)，最上层是另外一层粗砂(7)； 3)湿润饱和土样(6)和粗砂(7)：从有机玻璃柱(1)下部进水饱和浸湿并饱和土样(6)和粗砂(7)，直至水面高过土柱的最上层粗砂(7)，静置确保粗砂(7)和土样(6)不沉降； 4)去离子水通过溢流槽(2)后连接至有机玻璃柱(1)最下端，由下部进水；在最上层粗砂(7)表面高度处设置阀门开关(3)，接硅胶管取渗出液，控制溢流槽(2)的高度和硅胶管出口的高度以调整水力梯度；记算渗出液的流量，利用流量除以有机玻璃柱(1)的横截面积得到流速； 5)获取穿透曲线：进行若干组不同水力梯度下的盐分穿透试验，定时测定渗出液的电导率和含盐量，直至出流的含盐量小于最高浓度的20％后停止试验； 6)利用标准曲线对比法求解弥散系数。 2.根据权利要求1所述的一种吹填区土壤盐分弥散系数土柱试验确定法，其特征在于：所述的步骤2)中，包括如下步骤： 2.1)将直径为1～2mm粗砂(7)风干，然后倒入至有机玻璃柱(1)的圆孔托盘(4)上，倒入的过程中可以轻晃容器，避免填土之间的空隙，填砂后停止倒入； 2.2)称取土样(6)，倒入有机玻璃柱(1)中5cm厚的粗砂(7)上，填土，记录所用土样(6)质量； 2.3)重复步骤1)，将粗砂(7)倒入至土样(6)上。 3.根据权利要求1所述的一种吹填区土壤盐分弥散系数土柱试验确定法，其特征在于：所述的步骤6)中，不考虑颗粒表面吸附情况下，瞬时注入的一维水动水动力弥散的解析解为：式中：m为投入示踪剂的质量；w为裂隙的横截面积；θ为孔隙度，DL为一维水动力纵向弥散系数，x为流径；t为时间；C为流径x处t时刻溶液中溶质浓度；v为地下水流速；此式是正态分布密度函数，即浓度是在按正态分布的单峰曲线，其数学期望μ＝vt；即在x＝vt处，浓度曲线为峰值Cmax，该曲线的方差和均方差分别为σ2＝2DLt，曲线在处有拐点，且在拐点处， 4.根据权利要求3所述的一种吹填区土壤盐分弥散系数土柱试验确定法，其特征在于：基于试验所得穿透曲线按照下述步骤确定一维水动力纵向弥散系数DL，即 6.1)先确定Cmax的值及其所对应的数学期望，即xmax＝μ＝vtmax； 6.2)从浓度曲线上找出拐点所在的位置，求出对应的x0.607＝vt0.607＝vtmax+σ，并由此得到σ＝v(t0.607-tmax)； 6.3)依据均方差公式得到最后在穿透曲线上找出出现均方差σ的时间t0.607，代入上式即可得到DL值。 5.根据权利要求1所述的一种吹填区土壤盐分弥散系数土柱实验确定法，其特征在于：所述的步骤1)中，所取底泥在测试其含盐量后经100-105℃恒温蒸发箱蒸干，且在含水量小于5％之后过2mm标准筛。 6.根据权利要求1所述的一种吹填区土壤盐分弥散系数土柱实验确定法，其特征在于：所述的步骤2)中，记录装填的粗砂(7)和土样(6)的质量，确保每组土柱中的粗砂(7)和土样(6)的质量一致，且在装填过程中切勿捣实。 7.根据权利要求1所述的一种吹填区土壤盐分弥散系数土柱实验确定法，其特征在于：所述的步骤3)中，浸润粗砂和土样时的水头差小于1cm，完全饱和后的静置时间不少于24小时。 8.根据权利要求1所述的一种吹填区土壤盐分弥散系数土柱实验确定法，其特征在于：所述的步骤4)中，连通渗出液的硅胶管管口高度固定，以配合溢流槽(2)形成稳定的水力梯度。 9.根据权利要求1所述的一种吹填区土壤盐分弥散系数土柱实验确定法，其特征在于：所述的步骤5)定时测定渗出液的电导率和含盐量，保证记录的数据反映出穿透曲线的峰值和分布特征，针对本实验时间间隔在到达峰值前不能小于2次/天，到达峰值前不能小于1次/天，直至出流的含盐量小于最高浓度的20％后停止试验。 10.根据权利要求1所述的一种吹填区土壤盐分弥散系数土柱实验确定法，其特征在于：所述的步骤6)中，实验所得穿透曲线不是完全正态分布，分别找出峰值前后的拐点处，分别计算出弥散系数再取平均值。
所属类别：	发明专利