專利名稱：潛水井流演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與水文地質(zhì)專業(yè)中的抽水試驗(yàn)有關(guān)，特別與以窄縫槽理論模 擬地下水向潛水井滲流的動(dòng)態(tài)、物理模型——潛水井流演示儀有關(guān)。
背景技術(shù)：
當(dāng)鑿井至潛水含水層底板(隔水層)時(shí)，稱潛水完整井，鑿井未達(dá) 到潛水含水層底板時(shí)，稱潛水非完整井。抽水試驗(yàn)是水文地質(zhì)專業(yè)重要 的工作內(nèi)容之一。野外工作時(shí)要了解潛水井抽水時(shí)地下水運(yùn)動(dòng)的過(guò)程和 特征，要在潛水井周圍打一系列觀察孔來(lái)觀察水位，通過(guò)水位資料間接 地確定水流狀態(tài)，降位漏斗的形狀等，研究成本高，直觀性不好，初學(xué) 者很難理解。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種可以模擬野外潛水井抽水的過(guò)程以 及地下水向潛水井運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，可降低研究成本的潛水井演示儀。 本發(fā)明的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明潛水井流演示儀，包括有隔水底板和與隔水底板連接的演示 屏的箱體，位于箱體內(nèi)平行于演示屏且與隔水底板連接的滲流板，滲流 板與隔水底板和箱體兩側(cè)面及演示屏間形成窄縫槽滲流區(qū)，窄縫槽滲流
區(qū)的寬度為0. 5 2mm，窄縫槽滲流區(qū)的中部有垂直于水平面的模擬抽水 井透水井壁，滲流板上相對(duì)模擬抽水井透水井壁底部的位置有抽水井排 水孔， 一端與抽水井排水孔連接的抽水排水管上裝有抽水井水位控制 閥，在箱體內(nèi)位于滲流板的兩端分別有第一清水滲透箱、第二清水滲透 箱、第一示蹤劑滲透箱、第二示蹤劑滲透箱，在滲流板上有若干將第一、 第二清水滲透箱和第一、第二示蹤劑滲透箱分別與窄縫槽滲流區(qū)相通的 滲流孔，清水連通軟管、示蹤劑通軟管分別將第一清水滲透箱與第二清 水滲透箱連通、第一示蹤劑滲透箱與第二示蹤劑滲透箱連通，箱體上部 裝有清水供給箱和示蹤劑供給箱，分別與清水供給箱和示蹤劑供給箱連 通的帶清水流量調(diào)節(jié)閥的清水供水管和帶示蹤劑調(diào)節(jié)閥的供示蹤劑管
分別向清水滲透箱和示蹤劑滲透箱提供清水、示蹤劑，窄縫槽滲流區(qū)和 演示屏形成井流演示區(qū)，第一、第二清水滲透箱為地下水的補(bǔ)給裝置， 抽水井排水孔相當(dāng)于地下水的排泄點(diǎn)，各管路及控制閥、觀察孔組成了 流量控制系統(tǒng)，可調(diào)節(jié)抽水井抽水量的大小以及降深曲線坡度、井中水 位降深等，示蹤劑可采用紅色或其它顏色，顯示水流跡線。
上述的模擬抽水井透水井壁底部至隔水底板，形成潛水完整井。 上述的模擬抽水井透水井壁底部與隔水底板間有距離，形成潛水非 完整井。
上述的窄縫槽滲流區(qū)的截面形狀為矩形。
上述的窄縫槽滲流區(qū)的寬度為lmm。 上述的箱體上有流量觀察孔，示蹤劑觀察孔。 上述的清水供水管及供示蹤劑管上分別裝有流量觀測(cè)滴瓶。 上述的模擬抽水井透水井壁采用透水網(wǎng)格制成。 上述的抽水井水位控制閥裝在箱體上，操作使用方便。 地下水動(dòng)力學(xué)中的裘布依井流理論
(1) 含水層為均質(zhì)、各向同性。
(2) 含水層的隔水底板是水平的。
(3) 抽水前，天然水力坡度為零，即潛水面是水平的。
(4) 抽水時(shí)的影響半徑范圍內(nèi)無(wú)滲入補(bǔ)給或蒸發(fā)，每個(gè)過(guò)水?dāng)嗝?上流量不變。
(5) 在影響半徑的圓周上為定水頭邊界。
(6) 抽水井內(nèi)及附近都是二維流。 窄縫槽滲流就是依據(jù)在層流狀態(tài)下，液體在窄縫槽運(yùn)動(dòng)與地下水在
含水層中滲流相似的特點(diǎn)，在兩塊放置很窄的平行板組成的窄縫槽模型 中進(jìn)行試驗(yàn)，以此解決教學(xué)和生產(chǎn)實(shí)踐中地下水運(yùn)動(dòng)的諸多問(wèn)題，窄縫 槽模擬具有形象、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、演示效果和直觀性好等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明是按照上述要求設(shè)計(jì)的儀器，儀器以通過(guò)抽水井(地下水降 位漏斗的圓心點(diǎn))至地下水降位漏斗的圓周，垂直切一水文地質(zhì)剖面為 模擬斷面，該斷面可以完整地展現(xiàn)地下水向潛水井運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和特征就 可以模擬野外潛水井抽水的過(guò)程以及地下水向潛水井運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。
本發(fā)明儀器工作時(shí)，先、后打開(kāi)清水流量調(diào)節(jié)閥和示蹤劑調(diào)節(jié)閥， 清水箱內(nèi)的清水和示蹤劑供給箱內(nèi)示蹤劑先后流入第一、第二清水滲透箱和第一、第二示蹤劑滲透箱再經(jīng)滲流板上的滲流孔從兩側(cè)向抽水井運(yùn) 動(dòng)，打開(kāi)抽水井水位控制閥潛水井開(kāi)始抽水，井流演示區(qū)內(nèi)的地下水就 會(huì)向井內(nèi)運(yùn)動(dòng)，隨著抽水時(shí)間的延長(zhǎng)，井中的動(dòng)水位和出水量都會(huì)達(dá)到 穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)在抽水井周圍會(huì)形成有規(guī)則的降位漏斗，呈現(xiàn)地下水向 抽水井運(yùn)動(dòng)的過(guò)程和狀態(tài)。同時(shí)通過(guò)流量控制系統(tǒng)可調(diào)節(jié)抽水井抽水量 的大小及降深曲線坡度，井中水位降深等。
本發(fā)明可清晰、直觀地展現(xiàn)潛水井抽水時(shí)地下水運(yùn)動(dòng)的過(guò)程和特 征，對(duì)研究地下水的井流運(yùn)動(dòng)提供了一種有效手段。通過(guò)本發(fā)明演示屏 上顯示的地下水水流跡線繪圖制等水頭線構(gòu)成流網(wǎng)，應(yīng)用流網(wǎng)描述和分 析地下水井流運(yùn)動(dòng)的特征和運(yùn)動(dòng)要素，并可熟悉抽水試驗(yàn)的過(guò)程及相關(guān) 的基本概念，學(xué)習(xí)抽水試驗(yàn)資料的整理和分析，為進(jìn)行野外實(shí)際抽水試 驗(yàn)打下了良好基礎(chǔ)。本發(fā)明演示儀可大大降低研究成本。


圖1為本發(fā)明潛水完整井結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的A向視圖。
圖3為圖2的B向視圖。 圖4為圖3的C一C剖視圖。 圖5為圖3的D—D剖視圖。 圖6為演示屏、窄縫槽滲流區(qū)、滲流板位置圖。 圖7為本發(fā)明潛水非完整井結(jié)構(gòu)示意圖。 圖8為圖7的E向視圖。 圖9為圖7的F向視圖。 圖10為圖9的G—G剖視圖。 圖11為圖9的H—H剖視圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
圖1 圖6給出了本發(fā)明實(shí)施例1潛水完整井結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖 1 圖6，本實(shí)施例1潛水井流演示儀，包括有隔水底板1和垂直于隔水 底板的演示屏2的箱體3，位于箱體內(nèi)與隔水底板垂直且與隔水底板和 箱體兩側(cè)面密封接連從而與演示屏間形成長(zhǎng)為280mm、高16mm、寬(見(jiàn) 圖6中的S ) 1. 0皿的矩形窄縫槽滲流區(qū)4的滲流板5。窄縫槽滲流區(qū) 的中部有垂直于水平面的由透水網(wǎng)格制成的模擬抽水井透水井壁6，滲流板上相對(duì)井壁透水網(wǎng)格底部的位置有抽水井排水孔7。 一端與抽水井 排水孔連接的抽水排水軟管8上裝有固定在箱體上的抽水井水位控制閥 9。在箱體內(nèi)位于滲流板的兩端分別有第一清水滲透箱10、第二清水滲 透箱ll、第一示蹤劑滲透箱12、第二示蹤劑滲透箱13。在滲流板上有 若干將第一、第二清水滲透箱和第一、第二示蹤劑滲透箱分別與窄縫槽 滲流區(qū)相通的滲流孔14。清水連通軟管15、示蹤劑連通軟管16分別將 第一清水滲透箱與第二清水滲透箱連通、第一示蹤劑滲透箱與第二示蹤 劑滲透箱連通。箱體上部裝有清水供給箱17和示蹤劑供給箱18。箱體 頂部與清水供給箱和示蹤劑供給箱對(duì)應(yīng)位置分別有清水注水口 19、示蹤 劑注入口 20。分別與清水供給箱和示蹤劑供給箱連通的帶清水流量調(diào)節(jié) 閥21的清水供水管22和帶示蹤劑調(diào)節(jié)閥23的供示蹤劑管24分別向清 水滲透箱和示蹤劑滲透箱提供清水、紅色示蹤劑。如圖2所示，箱體上 有流量觀察孔25，示蹤劑觀察孔26。清水供水管及供示蹤劑管上分別 裝有流量觀測(cè)滴瓶27。
圖1中的演示屏上顯示了潛水完整井抽水時(shí)地下水向井中流動(dòng)的水 流跡線(因?qū)嶒?yàn)是在穩(wěn)定流的條件下進(jìn)行，流線與跡線重合，此時(shí)紅色 跡線即可代表滲透水流流線)。通過(guò)地下水水流流線繪制水頭線構(gòu)成流 網(wǎng)，應(yīng)用流網(wǎng)來(lái)描述和分析地下水向潛水完整井運(yùn)動(dòng)特征和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
實(shí)施例2:
圖7 圖11給出了本發(fā)明實(shí)施例2潛水非完整井結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí) 施例2基本與實(shí)施例1相同，不同處是模擬潛水井透水井壁28底部與 隔水底板間有距離。圖7演示屏上顯示了地下水向潛水非完整井運(yùn)動(dòng)時(shí) 的水流跡線。
上述各實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不應(yīng)將此 理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于上述實(shí)施例。凡基于上述內(nèi)容所實(shí) 現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1、潛水井流演示儀，其特征在于包括有隔水底板和與隔水底板連接的演示屏的箱體，位于箱體內(nèi)平行于演示屏且與隔水底板連接的滲流板，滲流板與隔水底板和箱體兩側(cè)面及演示屏間形成窄縫槽滲流區(qū)，窄縫槽滲流區(qū)的寬度為0.5～2mm，窄縫槽滲流區(qū)的中部有垂直于水平面的模擬抽水井透水井壁，滲流板上相對(duì)模擬抽水井透水井壁底部的位置有抽水井排水孔，一端與抽水井排水孔連接的抽水排水管上裝有抽水井水位控制閥，在箱體內(nèi)位于滲流板的兩端分別有第一清水滲透箱、第二清水滲透箱、第一示蹤劑滲透箱、第二示蹤劑滲透箱，在滲流板上有若干將第一、第二清水滲透箱和第一、第二示蹤劑滲透箱分別與窄縫槽滲流區(qū)相通的滲流孔，清水連通軟管、示蹤劑連通軟管分別將第一清水滲透箱與第二清水滲透箱連通、第一示蹤劑滲透箱與第二示蹤劑滲透箱連通，箱體上部裝有清水供給箱和示蹤劑供給箱，分別與清水供給箱和示蹤劑供給箱連通的帶清水流量調(diào)節(jié)閥的清水供水管和帶示蹤劑調(diào)節(jié)閥的供示蹤劑管分別向清水滲透箱和示蹤劑滲透箱提供清水、示蹤劑。
2、 如權(quán)利要求1所述的潛水井流演示儀，其特征在于模擬抽水井透水井壁底部至隔水底板。
3、 如權(quán)利要求1所述的潛水井流演示儀，其特征在于模擬抽水井透水井壁底部與隔水底板間有距離。
4、 如權(quán)利要求1 3之一所述的潛水井流演示儀，其特征在于窄縫槽滲流區(qū)的截面形狀為矩形。
5、 如權(quán)利要求4所述的潛水井流演示儀，其特征在于窄縫槽滲流區(qū)的寬度為lmm。
6、 如權(quán)利要求1 3之一所述的潛水井流演示儀，其特征在于箱體上有流量觀察孔，示蹤劑觀察孔。
7、 如權(quán)利要求1 3之一所述的潛水井流演示儀，其特征在于清水供水管及供示蹤劑管上分別裝有流量觀測(cè)滴瓶。
8、 如權(quán)利要求1 3之一所述的潛水井流演示儀，其特征在于模擬抽水井透水井壁采用透水網(wǎng)格制成。
9、如權(quán)利要求1 3之一所述的潛水井流演示儀，其特征在于抽水 井水位控制閥裝在箱體上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種潛水井流演示儀，包括有隔水底板和帶演示屏的箱體，位于箱體內(nèi)平行于演示屏且與隔水底板連接的滲流板，滲流板與隔水底板和演示屏間形成窄縫槽滲流區(qū)，窄縫槽滲流區(qū)的中部有垂直于水平面的模擬抽水井透水井壁，滲流板上相對(duì)模擬抽水井透水井壁底部有抽水井排水孔，與抽水井排水孔連接的抽水排水管上裝有抽水井水位控制閥，在箱體內(nèi)位于滲流板的兩端分別有第一、第二清水滲透箱、第一、第二示蹤劑滲透箱，在滲流板上有若干將清水滲透箱、示蹤劑滲透箱分別與窄縫槽滲流區(qū)相通的滲流孔，各軟管分別將第一、第二清水滲透箱連通、第一、第二示蹤劑滲透箱連通。本發(fā)明可以模擬野外潛水井抽水的過(guò)程以及地下水向潛水井運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。
文檔編號(hào)G09B25/00GK101345000SQ200810045920
公開(kāi)日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者付小敏, 蔡國(guó)軍, 虞修競(jìng) 申請(qǐng)人:成都理工大學(xué)