一种模拟填海造陆区污染物淋溶和迁移的试验装置

本技术涉及水利工程试验装置，具体涉及一种模拟填海造陆区污染物淋溶和迁移的试验装置。

背景技术：

1、当前，关于填海造陆区污染物的淋溶和迁移过程的研究尚不成熟，主要表现在污染物淋溶及迁移的过程和机制尚不清楚，而如何刻画填海造陆区污染物的运移是一个难点问题。现有的模拟污染物迁移过程的试验装置往往针对普通地质条件下土壤和地层的面源污染物的迁移过程，而无法模拟填海造陆区地表污染物的淋溶和迁移过程(填海造陆区表面的污染物通过淋溶进入土体并进行迁移)，例如cn114814139b提供的一种流域面源污染物输移模拟试验装置及方法。

技术实现思路

1、实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种模拟填海造陆区污染物淋溶和迁移的试验装置，以便研究填海造陆区污染物淋溶及迁移的过程和机理。

2、技术方案：本实用新型所述的模拟填海造陆区污染物淋溶和迁移的试验装置，包括迁移砂箱和淋溶砂箱，其中淋溶砂箱水平设置并高于迁移砂箱；淋溶砂箱上方设有喷淋装置，喷淋装置进口设有电磁流量计，用以测量降水量j；淋溶砂箱底部配置有顶部开设孔洞的第一水箱，用以接收淋溶渗漏的水；第一水箱中设置有第一电导率探头，用以测量示踪剂输入浓度迁移砂箱顶部配置有底部开设孔洞的第二水箱，用以模拟水流的渗漏，第二水箱与第一水箱通过管路相连；迁移砂箱和淋溶砂箱下方设有压力传感器，用以测量地下水蓄变量s；位于迁移砂箱侧面底部的出水口通过管路连接翻斗式雨量计，用以测量排泄流量q；翻斗式雨量计与迁移砂箱之间的管路上设有第二电导率探头，用以测量示踪剂排泄浓度ci；迁移砂箱中设有水位记录仪，用以测量地下水位h；迁移砂箱中还设有张力计和土壤湿度传感器，用以测量土壤含水率θ。

3、进一步地，迁移砂箱的坡度α可调节，以模拟填海造陆区的基岩倾角。

4、通过调节迁移砂箱倾角和喷淋装置，可实现对气象条件、地形条件的模拟，揭示污染物排放浓度与降雨频率、降雨强度和地形的关系。该试验装置可以模拟现实中复杂降雨和地形条件下地下水污染物淋溶和迁移的状态。

5、进一步地，迁移砂箱转动设置在支撑框架上，迁移砂箱出水口靠近转动的一端；支撑框架上设有液压推杆，用以推动迁移砂箱调节坡度α。

6、进一步地，砂箱四角各设一压力传感器。

7、进一步地，水位记录仪、张力计和土壤湿度传感器的数量为多个，设置在迁移砂箱不同位置。

8、进一步地，迁移砂箱中位于水位记录仪旁设有静水井，用以手动测量地下水位h。

9、进一步地，迁移砂箱内下游边界处覆盖有多孔塑料板。

10、进一步地，第一水箱顶部设置有用于过滤土壤的滤层。

11、砂箱内填充土可根据实际情况进行灵活调整。在试验前，需根据勘察资料获取研究地区真实的地层岩性分布，再据此构建物理模型，模拟真实的岩土层状分布，以保证试验的准确性和适用性。针对不同的研究地区，可以灵活调整砂箱内的填充土以及固结程度，来保证砂箱内的填充土体的物理力学性质和渗透性与实际场地完全一致，进而得到准确的模拟结果。

12、有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

13、(1)通过两个砂箱分别模拟污染物的淋溶过程和迁移过程，可以由一次试验得到多种数据，也可以单独研究污染物淋溶或迁移的过程，极大地提高了试验效率。

14、(2)通过土壤湿度传感器和压力传感器的组合，实时监测砂箱中地下水蓄变量的时空变异性，从而可以研究蓄变量的季节性变化对于污染物输移的影响机制。

15、(3)通过对溶质排泄浓度的实时监测，结合瞬态输移时长分布理论，可以计算出示踪剂在地下的输移时长，对填海造陆区污染物的防控和治理具有重要的价值。通过本试验装置，可以计算出示踪剂从降雨到排泄的输移时长，在填海造陆区污染物防治领域具有很强的应用前景。

技术特征：

1.一种模拟填海造陆区污染物淋溶和迁移的试验装置，其特征在于，包括迁移砂箱(1)和淋溶砂箱(2)，其中淋溶砂箱(2)水平设置并高于迁移砂箱(1)；淋溶砂箱(2)上方设有喷淋装置(3)，喷淋装置(3)进口设有电磁流量计(4)，用以测量降水量j；淋溶砂箱(2)底部配置有顶部开设孔洞的第一水箱(5)，用以接收淋溶渗漏的水；第一水箱(5)中设置有第一电导率探头(7)，用以测量示踪剂输入浓度迁移砂箱(1)顶部配置有底部开设孔洞的第二水箱(6)，用以模拟水流的渗漏，第二水箱(6)与第一水箱(5)通过管路相连；迁移砂箱(1)和淋溶砂箱(2)下方设有压力传感器(11)，用以测量地下水蓄变量s；位于迁移砂箱(1)侧面底部的出水口通过管路连接翻斗式雨量计(9)，用以测量排泄流量q；翻斗式雨量计(9)与迁移砂箱(1)之间的管路上设有第二电导率探头(10)，用以测量示踪剂排泄浓度ci；迁移砂箱(1)中设有水位记录仪(12)，用以测量地下水位h；迁移砂箱(1)中还设有张力计(13)和土壤湿度传感器(14)，用以测量土壤含水率θ。

2.根据权利要求1所述的模拟填海造陆区污染物淋溶和迁移的试验装置，其特征在于，迁移砂箱(1)的坡度α可调节，以模拟填海造陆区的基岩倾角。

3.根据权利要求2所述的模拟填海造陆区污染物淋溶和迁移的试验装置，其特征在于，迁移砂箱(1)转动设置在支撑框架上，迁移砂箱(1)出水口靠近转动的一端；支撑框架上设有液压推杆，用以推动迁移砂箱(1)调节坡度α。

4.根据权利要求1所述的模拟填海造陆区污染物淋溶和迁移的试验装置，其特征在于，砂箱四角各设一压力传感器(11)。

5.根据权利要求1所述的模拟填海造陆区污染物淋溶和迁移的试验装置，其特征在于，水位记录仪(12)、张力计(13)和土壤湿度传感器(14)的数量为多个，设置在迁移砂箱(1)不同位置。

6.根据权利要求1所述的模拟填海造陆区污染物淋溶和迁移的试验装置，其特征在于，迁移砂箱(1)中位于水位记录仪(12)旁设有静水井，用以手动测量地下水位h。

7.根据权利要求1所述的模拟填海造陆区污染物淋溶和迁移的试验装置，其特征在于，迁移砂箱(1)内下游边界处覆盖有多孔塑料板(8)。

8.根据权利要求1所述的模拟填海造陆区污染物淋溶和迁移的试验装置，其特征在于，第一水箱(5)顶部设置有用于过滤土壤的滤层。

技术总结
本技术公开了一种模拟填海造陆区污染物淋溶和迁移的试验装置，包括上下设置的淋溶砂箱和迁移砂箱；淋溶砂箱上方设有喷淋装置，喷淋装置进口设有电磁流量计；淋溶砂箱底部配置有顶部开设孔洞的第一水箱，用以接收淋溶渗漏的水；第一水箱中设置有第一电导率探头；迁移砂箱顶部配置有底部开设孔洞的第二水箱，用以模拟水流的渗漏，第一、第二水箱通过管路相连；迁移砂箱和淋溶砂箱下方设有压力传感器；位于迁移砂箱侧面底部的出水口通过管路连接翻斗式雨量计；迁移砂箱出水口设有第二电导率探头；迁移砂箱中设有水位记录仪；迁移砂箱中还设有张力计和土壤湿度传感器。本技术能够用于研究填海造陆区污染物淋溶及迁移的过程和机理。

技术研发人员：井淼,杨思敏,辛雨凌,刘瑾,孙梦雅,宋泽卓,车文越
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：20240416
技术公布日：2025/1/6