專利名稱：地下分水嶺演示儀的制作方法
技術領域：
本實用新型與研究潛水補給、徑流、排泄的地下分水嶺演示儀有關。
技術背景
水文網(wǎng)切割含水層時，往往形成河間地塊，河間地塊是山區(qū)最常見 的地貌單元之一，埋藏于河間地塊中的地下水，其潛水面的形狀及地下 水的補給、徑流、排泄特征取決于兩河的水位差和降水強度及入滲補給 的情況。
有降水入滲補給時，兩河間的地塊的含水層中形成地下分水嶺，潛 水面是從分水嶺向兩側(cè)河流傾斜的拱形曲面，地下分水嶺的位置取決于 兩河的水位差，當兩河水位大致相同時，地下分水嶺位于兩河中間，地 下水分別等量向兩河排泄，徑流途徑也大致相同。當兩河水位不等時， 地下分水嶺向高水位的河流一側(cè)偏移，兩河的水位差越大，分水嶺越靠 近高水位的河流，當兩河水位差足夠大時(如修建水庫抬高河水位)， 地下分水嶺將消失，此時高水位的河水(庫水)將通過河間地塊含水層 向低水位的河流排泄，潛水面為從高水位河流向低水位河流傾斜的曲 面，在水利工程被稱作庫水向鄰谷滲漏
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是為了提供一種將地下分水嶺最具潛水補給、徑 流和排泄特點的現(xiàn)象作為模擬對象，以熟悉潛水有關的基本的概念，增 強對潛水補給、徑流、排泄的感性認識的地下分水嶺演示儀。特別是通 過模擬地下分水嶺的形成、偏移、消失過程，為認識和解決生產(chǎn)實踐中 的諸多問題(如庫水向鄰谷滲漏)提供一種新的研究手段。
本實用新型的目的是這樣來實現(xiàn)的
本實用新型地下分水嶺演示儀，包括有演示屏和隔水底板的箱體， 位于箱體內(nèi)與演示屏平行的且與演示屏和隔水底板間形成窄縫槽滲流 演示區(qū)的滲流板，窄縫槽滲流演示區(qū)的寬度為0.5 2mm,在滲流板上相 對演示屏的位置的一邊上有位于同一垂面的模擬河水高水位排水孔和模擬河水低水位排水孔，在滲流板上相對演示屏的位置的另一邊上有與 模擬低水位排水孔在同一水平面上的泄水孔， 一端與模擬河水高水位排 水孔連接的高水位排水管上裝有高水位控制閥， 一端與模擬河水低水位 排水孔連接的低水位排水管上有低水位控制閥，排泄管一端與泄水孔連 接，在箱體內(nèi)位于窄縫槽滲流演示區(qū)處有清水滲透箱、示蹤劑滲透箱， 在滲流板上有若干將清水滲透箱、示蹤劑滲透箱分別和窄縫槽滲流演示 區(qū)相通的滲流孔，箱體上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，窄縫槽空間來模擬地下水的滲流區(qū)間，地下水的補給由設置于 滲流演示區(qū)頂部的清水滲透箱槽提供實驗用水，模擬大氣降水垂直入滲 補給地下水，泄水孔和高、低水位排水孔模擬地下水向河流排泄點，高、 低水位排水孔可分別模擬河水高水位和低水位時的地下水排泄基準，示 蹤劑箱提供示蹤劑來模擬水流跡線；各管路，控制閥，流量觀察孔等組 成流量控制系統(tǒng)并通過該系統(tǒng)可以控制河流水位和地下分水嶺的形成 及遷移。
上述的窄縫槽滲流演示區(qū)的截面形狀為矩形。 上述的窄縫槽滲流演示區(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滴瓶。 上述的高水位控制閥，低水位控制閥分別裝在箱體上。 上述的排泄管的排泄口低于清水滲透箱中水位和示蹤劑滲透箱中 示蹤劑的高度，在水位差的作用下產(chǎn)生滲流。
為全面展現(xiàn)河間地塊潛水補給、徑流和排泄特征以及地下分水嶺的 形成、遷移。本實用新型演示儀選擇與河流流向垂直，與地下水流向平 行的水文地質(zhì)剖面為模擬斷面。
河間地塊地區(qū)地下水的補給、徑流、排泄特征，是隨降雨補給的強 弱，兩河水位差的變化而變化的，具體表現(xiàn)為潛水面的形狀改變，地下 分水嶺的遷移、消失以及徑流途徑的改變，這些現(xiàn)象在自然界是無法直 接觀察到的。本實用新型地下分水嶺演示儀采用窄縫槽技術和相似模擬 的原理，將河間地塊地下水運移，變化特征清晰地展現(xiàn)了出來，為研究 河間地塊地下水的運動規(guī)律提供了一種有效手段。學生通過實驗可以學習潛水有關的基本概念，對潛水的動態(tài)特征建立感性認識，通過儀器顯 示的流線，繪出等水位線，構(gòu)成流網(wǎng)，培養(yǎng)綜合分析問題的能力。
若根據(jù)野外采集的相關水文地質(zhì)參數(shù)制作模型，可以通過實驗方法 預測地下分水嶺存在時(即不產(chǎn)生鄰谷滲流)兩河的最大水位差，以解 決生產(chǎn)實踐中向鄰谷滲漏的問題。


圖l為本實用新型結(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4中的E部放大圖。 圖6為圖3的D向視圖。 圖7為本實用新型演示圖。 圖8為本實用新型另一演示圖。 圖9為本實用新型再一演示圖。
具體實施方式
參見圖1 圖6,本實用新型地下分水嶺演示儀，包括有演示屏1 和隔水底板2的箱體3,位于箱體內(nèi)與演示屏平行的且與演示屏和隔水 底板及箱體兩側(cè)面間形成長310mm、高180mm、寬(S ) lmm的矩形窄縫 槽滲流演示區(qū)4的滲流板5。在滲流板上相對演示屏的位置的一邊上有 位于同一垂面的模擬河水高水位排水孔6和模擬河水低水位排水孔7。 在滲流板上相對演示屏的位置的另一邊上有與模擬低水位排水孔在同 一水平面上的泄水孔8。 一端與模擬河水高水位排水孔連接的高水位排 水管9上裝有固定在箱體側(cè)面上的高水位控制閥10， 一端與模擬河水低 水位排水孔連接的低水位排水管11上有固定在箱體側(cè)面上的低水位控 制閥12，排泄管13 —端與泄水孔連接。在箱體內(nèi)位于窄縫槽滲流演示 區(qū)頂部有清水滲透箱14、示蹤劑滲透箱15。在滲流板上相對于清水滲 透箱和示蹤劑滲透箱的位置有若干將清水滲透箱、示蹤劑滲透箱分別和 窄縫槽滲流演示區(qū)相通的滲流孔16。箱體上部裝有清水供給箱17和示 蹤劑供給箱18，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19的清水供水管20和帶示蹤劑調(diào)節(jié)閥21的供示蹤劑管22分別向 清水滲透箱和示蹤劑滲透箱提供清水、示蹤劑。箱體上有流量觀察孔23，示蹤劑觀察孔24。清水供水管及供示蹤劑管上分別裝有流量觀測滴瓶 25。箱體頂部有相對清水供給箱和示蹤劑供給箱處有注水口 26、注示蹤 劑孔27。
排泄管的排泄口 28低于清水滲透箱中水位和示蹤劑滲透箱中示蹤 劑的高度。
參見圖l、圖7、圖8，在箱體位于演示屏頂部有模擬河向地塊剖面 圖29，其表面為地形線30。
通過箱體上的注水口和注示蹤劑口分別向清水供給箱和示蹤劑供 給箱注入清水、紅色示蹤劑，打開低水位控制閥且分別打開清水流量調(diào) 節(jié)閥和示蹤劑調(diào)節(jié)閥，清水和紅色示蹤劑分別經(jīng)過清水供水管、清水滲 透箱和供示蹤劑管和示蹤劑滲透箱及滲流板上的滲流孔進入窄縫槽滲 流演示區(qū)后再分別經(jīng)模擬河水低水位排水孔、低水位排水管和排泄孔、 排泄管流出，從而形成了如圖7所示的在演示屏上顯現(xiàn)的水流跡線(地 下分水嶺位于河間地塊中部)。關閉低水位控制閥，打開高水位控制閥， 進入窄縫槽滲流演示區(qū)的滲流水和示蹤劑分別從模擬河水高水位排水 孔、高水位排水管和排泄孔、排泄管流出，從而形成了如圖8所示的在 演示屏上顯現(xiàn)的水流跡線(地下分水嶺向高水位一側(cè)河流偏移)。同時 關閉高低水位控制閥，形成如圖9所示的在演示屏上顯現(xiàn)的水流跡線(高 水位河流水位足夠高時，地下分水嶺消失，產(chǎn)生向鄰谷滲漏)。
上述各實施例是對本實用新型的上述內(nèi)容作進一步的說明，但不應 將此理解為本實用新型上述主題的范圍僅限于上述實施例。凡基于上述 內(nèi)容所實現(xiàn)的技術均屬于本實用新型的范圍。
權(quán)利要求1、地下分水嶺演示儀，其特征在于包括有演示屏和隔水底板的箱體，位于箱體內(nèi)與演示屏平行的且與演示屏和隔水底板間形成窄縫槽滲流演示區(qū)的滲流板，窄縫槽滲流演示區(qū)的寬度為0.5～2mm，在滲流板上相對演示屏的位置的一邊上有位于同一垂面的模擬河水高水位排水孔和模擬河水低水位排水孔，在滲流板上相對演示屏的位置的另一邊上有與模擬低水位排水孔在同一水平面上的泄水孔，一端與模擬河水高水位排水孔連接的高水位排水管上裝有高水位控制閥，一端與模擬河水低水位排水孔連接的低水位排水管上有低水位控制閥，排泄管一端與泄水孔連接，在箱體內(nèi)位于窄縫槽滲流演示區(qū)處有清水滲透箱、示蹤劑滲透箱，在滲流板上有若干將清水滲透箱、示蹤劑滲透箱分別和窄縫槽滲流演示區(qū)相通的滲流孔，箱體上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所述的地下分水嶺演示儀，其特征在于窄縫槽滲 流演示區(qū)的截面形狀為矩形。
3、 如權(quán)利要求2所述的地下分水嶺演示儀，其特征在于窄縫槽滲 流演示區(qū)的寬度為lmm。
4、 如權(quán)利要求1 3之一所述的地下分水嶺演示儀，其特征在于箱 體上有流量觀察孔，示蹤劑觀察孔。
5、 如權(quán)利要求1 3之一所述的地下分水嶺演示儀，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滴瓶。
6、 如權(quán)利要求1 3之一所述的地下分水嶺演示儀，其特征在于高 水位控制閥，低水位控制閥分別裝在箱體上。
專利摘要本實用新型地下分水嶺演示儀，包括有演示屏和隔水底板的箱體，位于箱體內(nèi)與演示屏平行的且與演示屏和隔水底板間形成窄縫槽滲流演示區(qū)的滲流板，在滲流板一邊上有位于同一垂面的模擬河水高水位排水孔和模擬河水低水位排水孔，在滲流板上的另一邊上有與模擬低水位排水孔在同一水平面上的泄水孔，分別與模擬河水高、低水位排水孔連接的高、低水位排水管上裝有高、低水位控制閥，排泄管一端與泄水孔連接，在箱體內(nèi)有清水滲透箱、示蹤劑滲透箱，在滲流板上有若干將清水滲透箱、示蹤劑滲透箱分別和窄縫槽滲流演示區(qū)相通的滲流孔，箱體上部裝有清水供給箱和示蹤劑供給箱。本演示儀將最具潛水特征的地下分水嶺作為模擬對象，以熟悉潛水有關的基本的概念。
文檔編號G09B25/00GK201311738SQ200820064919
公開日2009年9月16日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者朱海勇, 胡卸文, 虞修競, 鐘生軍 申請人:西南交通大學