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原文传递基于示踪水力层析反演的岩溶含水层砂箱试验系统及方法

专利名称：	基于示踪水力层析反演的岩溶含水层砂箱试验系统及方法
摘要：	本发明公开了一种基于示踪水力层析反演的岩溶含水层砂箱试验系统及方法，包括可视化砂箱装置、岩溶管道、水流控制装置、水平井、数据采集装置及数据处理装置；可视化砂箱装置构成了砂层填充空间，岩溶管道埋设在砂层内；水流控制装置为定水头储水箱；在背部板上设有水平井安装孔和示踪剂投放孔；在每个水平井安装孔内安装有水平井，监测井与渗压传感器或电导率传感器相连，抽注水井与蠕动泵连接，电导传感器、渗压传感器、蠕动泵与数据收集装置相连，所述的数据采集装置与数据处理装置相连。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东大学
发明人：	许振浩;王欣桐;林鹏;张一驰;潘东东;王文扬
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910749164.7
公开号：	CN110426504A
代理机构：	济南圣达知识产权代理有限公司
代理人：	赵敏玲
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	250061 山东省济南市历下区经十路17923号
主权项：	1.基于示踪水力层析反演的岩溶含水层砂箱试验系统，其特征在于，包括可视化砂箱装置、岩溶管道、水流控制装置、水平井、数据采集装置及数据处理装置；所述的可视化砂箱装置包括背部板、前部板、多孔透水板、定水头储水箱、底座，所述的背部板和前部板相互平行的安装在底座上，所述的定水头储水箱包括两个，分别安装在背部板和前部板的左侧和右侧，所述的多孔透水板安装在定水头储水箱和背部板和前部板之间；所述的背部板、前部板、多孔透水板以及底座构成了砂层填充空间，所述的岩溶管道埋设在砂层内；所述的水流控制装置为所述的定水头储水箱供水，控制两个定水头储水箱的水量；在所述的前部板上设有水平井安装孔和示踪剂投放孔；在每个水平井安装孔内安装有水平井，部分水平井作为监测井，部分水平井作为抽注水井，所述的监测井与渗压传感器或电导率传感器相连，所述的抽注水井与蠕动泵连接，所述的电导传感器、渗压传感器、蠕动泵与数据收集装置相连，所述的数据采集装置与数据处理装置相连。 2.如权利要求1所述的基于示踪水力层析反演的岩溶含水层砂箱试验系统，其特征在于，所述的溢流水箱包括第一溢流水箱和第二溢流水箱，所述的第一溢流水箱、第二溢流水箱的进口均与供水装置相连，第一溢流水箱的出口与左侧的定水头储水箱相连；第二溢流水箱的出口与右侧的定水头储水箱相连。 3.如权利要求1所述的基于示踪水力层析反演的岩溶含水层砂箱试验系统，其特征在于，所述的第一溢流水箱安装在第一高度调节装置上；所述的第二溢流水箱安装在第二高度调节装置上。 4.如权利要求1所述的基于示踪水力层析反演的岩溶含水层砂箱试验系统，其特征在于，每个所述的水平井包括两端均敞口的内套管和外套管，所述内套管安装在外套管内，两者之间相连；所述的外套管侧壁上开设有多个进水孔，在外套管内壁黏贴不透砂的砂网；所述的外套管外接软管和所述的渗压传感器。 5.如权利要求1所述的基于示踪水力层析反演的岩溶含水层砂箱试验系统，其特征在于，所述的岩溶管道包括三种类型，分别为支管道型岩溶结构、溶潭型岩溶结构和跌水型岩溶结构。 6.如权利要求1所述的基于示踪水力层析反演的岩溶含水层砂箱试验系统，其特征在于，所述的多孔透水板的一侧黏贴不透砂的砂网。 7.如权利要求1所述的基于示踪水力层析反演的岩溶含水层砂箱试验系统，其特征在于，所述的前部板和背部板均为有机玻璃板。 8.基于权利要求1-7任一所述的基于示踪水力层析反演的岩溶含水层砂箱试验系统模拟潜水含水层自然流动及溶质运移情况的方法，其特征在于，包括以下几步： 1)依据所需粒径及粒径组合，筛分试验用砂； 2)预制非均质砂层及岩溶管道，进行分层压实填筑； 3)依次进行安装水平井并取芯，将监测井与渗压传感器或电导率传感器连接，将抽注水井与蠕动泵连接，连接处做好防漏水措施； 4)将渗压传感器、电导率传感器和蠕动泵均与数据采集装置相连；数据采集装置与数据处理装置连接，接通水源，给溢流水箱进行供水，并进行漏水检查； 5)调整溢流水箱高度，保证稳定边界水头，设定好由工况确定的边界条件，校对渗压传感器、电导率传感器，调试蠕动泵；调节蠕动泵，控制抽注水速率，为了获取泵送端口的初始水头，在蠕动泵未开始工作前开启传感器，提前开始监测并收集水头数据；试验过程中，在水平井处进行泵送，同时开展水头监测工作，记录瞬时水头变化，开启蠕动泵直至达到了稳态流动状态，随后关闭蠕动泵，监测收集水头恢复数据； 6)调节两侧水头，形成一定水头差，在最左侧端口进行示踪剂投放，砂箱中间和右侧进行电导率监测； 7)通过中央处理器记录检测数据的动态变化，并实时形成图表，分析试验结果，最终结合程序开发开展岩溶结构反演分析。 9.如权利要求8所述的模拟潜水含水层自然流动及溶质运移情况的方法，其特征在于，可根据不同含水层情况、边界条件进行具体设置，重复(1)—(3)，控制流量计、水井情况，重复(4)—(6)，依据步骤(7)得出的不同结果对实际工程进行指导。
所属类别：	发明专利