【技術領域】
本發(fā)明屬于礦業(yè)工程領域中鹽巖水溶開采技術領域，特別是指一種鹽巖動水溶蝕傳遞規(guī)律的的試驗裝置和計算方法。
背景技術：
鹽巖是一種特殊的自然條件下的產物，其礦物成分主要為鈉、鉀、鎂離子的硫酸鹽、碳酸鹽或氯化物。它是由飽和的多源鹵水在長時間的地質年代作用下，歷經鹽的結晶、沉淀和積聚等的發(fā)展過程，經過幾十、上百萬年的演變以及后期的覆蓋保護，在一定的自然地理條件下形成的。地下鹽巖的開采已有一千多年的歷史。選擇鹽巖作為石油、天然氣或核廢料的儲置庫，是因為相比于其它儲存巖石，鹽巖具有以下五大優(yōu)點：(1)極低的滲透性(k<10-20m2)；(2)較強的蠕變特性，能自動修復裂隙，可適應儲存壓力的變化；(3)地下鹽腔是非含水層，圈閉性良好，不會污染地下水；(4)采用水溶造腔技術，相比其他巖穴(如花崗巖、泥巖、玄武巖等)造腔成本相對較低；(5)能吸收有害的核輻射，比較適合儲存核廢料；此外鹽巖溶解于水的特性使鹽巖溶腔的施工建腔更加容易和經濟，可以作為深埋法核廢料處置的理想場所及石油、天然氣儲存場所。鹽巖溶腔采用水溶建腔工藝，即從地面注入淡水，同時從井口排出鹵水，使之形成一定的溶腔形狀和大小。
受試驗條件的限制，以往關于關于鹽巖動水溶蝕傳遞規(guī)律的試驗裝置和理論解析的發(fā)明很少見。
技術實現要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題之一在于提供一種鹽巖動水溶蝕傳遞規(guī)律的試驗裝置。
本發(fā)明所要解決的技術問題之二在于提供一種鹽巖動水溶蝕傳遞規(guī)律的計算方法。
本發(fā)明采用以下技術方案解決上述技術問題之一：
一種鹽巖動水溶蝕傳遞規(guī)律的的試驗裝置，包括一大燒杯、一小燒杯、一樣品懸掛裝置、一攪拌棒、一淡水注入管、和鹽巖樣品；
所述大燒杯在靠近其底部處開設一鹵水溢出管，所述小燒杯置于該鹵水溢出管下方，用于承接從該鹵水溢出管流出的鹵水；
所述鹽巖樣品設置于所述樣品懸掛裝置內，浸入所述大燒杯內的淡水中；
所述樣品懸掛裝置與所述淡水注入管設置于所述大燒杯上方，由一固定支架進行固定。
進一步地，所述大燒杯與所述小燒杯置于一鐵架臺上；所述固定支架與所述鐵架臺進行固定連接。
本發(fā)明采用以下技術方案解決上述技術問題之二：
一種鹽巖動水溶蝕傳遞規(guī)律的的計算方法該方法采用上述的一種鹽巖動水溶蝕傳遞規(guī)律的試驗裝置來進行試驗,本試驗中，
鹽巖動水溶蝕模型的常微分方程如下：
式中：r為溶蝕半徑，t為溶蝕時，d為擴散系，ρs為鹽巖的密度，cs為鹽巖溶液的飽和濃度，ct為t時刻的溶液濃度；
由于本試驗裝置的鹵水溢出管流量很小，上述試驗中溶液濃度ct可以按下式計算：
式中：m為t時刻溶蝕質量，a為溶蝕面積，v為溶液初始體積，q為注入流量；
將公式(2)帶入公式(1)，并且必須滿足初始條件：t＝0時，r＝0，可得常微分方程：
一階線性常微分方程的y′+p(x)y＝q(x)的解析公式(4)如下：
y＝[∫q(x)e∫p(x)dxdx+constant]e-∫p(x)dx(4)
式中：constant表示解析解中的常數項，通過已知條件來確定；
用公式(4)和已知條件可對解常微分方程(3)解出解析解，可得t時刻溶蝕半徑r、t時刻溶液濃度ct：
本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明提供了一種鹽巖動水溶蝕傳遞規(guī)律的試驗裝置，并建立了鹽巖動水溶蝕傳遞規(guī)律的溶蝕方程，給出了其計算方法。該試驗裝置和計算方法解決了在鹽巖動水溶蝕傳遞規(guī)律試驗等方面的試驗難題和理論計算難題，具有良好的理論價值和實際意義。本發(fā)明通過建立鹽巖的動水溶蝕常微分方程，運用解析公式求解出動水溶蝕常微分方程的解析解，通過動水溶蝕試驗結果對解析解進行擬合，獲得鹽巖動水溶蝕參數，本發(fā)明可以為鹽巖動水溶蝕傳遞機理的研究提供理論依據。
【附圖說明】
下面參照附圖結合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
圖1是本發(fā)明試驗裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
如圖1所示，一種鹽巖動水溶蝕傳遞規(guī)律的的試驗裝置，包括一大燒杯1、一攪拌棒2、一樣品懸掛裝置3、一小燒杯5、一淡水注入管7、和鹽巖樣品6。
大燒杯1在靠近其底部處開設一鹵水溢出管4，小燒杯5置于該鹵水溢出管4下方，用于承接從該鹵水溢出管4流出的鹵水。
鹽巖樣品6設置于樣品懸掛裝置3內，浸入大燒杯1內的淡水中。
樣品懸掛裝置3與淡水注入管7設置于大燒杯1上方，由一固定支架8進行固定。
大燒杯1與小燒杯5置于一鐵架臺9上；固定支架8與鐵架臺9進行固定連接。
該試驗裝置的試驗步驟如下：
溶蝕時，鹽溶蝕面與溶蝕桶所盛水之平面平行，其它溶蝕面用石蠟密封；
注水流量以樹脂柱的旋鈕來調節(jié)控制(試驗前先將注水流量調節(jié)好)；
試驗過程中不時加以緩慢攪拌，以消除濃度梯度的影響，隔一定時間從溶蝕桶中取出少量水樣，測定試樣中鹽溶液的濃度。
本發(fā)明還提供一種鹽巖動水溶蝕傳遞規(guī)律的的計算方法，該方法采用上述的一種鹽巖動水溶蝕傳遞規(guī)律的試驗裝置來進行試驗,本試驗中，
鹽巖動水溶蝕模型的常微分方程如下：
式中：r為溶蝕半徑，t為溶蝕時，d為擴散系，ρs為鹽巖的密度，cs為鹽巖溶液的飽和濃度，ct為t時刻的溶液濃度；
由于本試驗裝置的鹵水溢出管流量很小，上述試驗中溶液濃度ct可以按下式計算：
式中：m為t時刻溶蝕質量，a為溶蝕面積，v為溶液初始體積，q為注入流量；
將公式(2)帶入公式(1)，并且必須滿足初始條件：t＝0時，r＝0，可得常微分方程：
一階線性常微分方程的y′+p(x)y＝q(x)的解析公式(4)如下：
y＝[∫q(x)e∫p(x)dxdx+constant]e-∫p(x)dx(4)
式中：constant表示解析解中的常數項，通過已知條件來確定；
用公式(4)和已知條件可對解常微分方程(3)解出解析解，可得t時刻溶蝕半徑r、t時刻溶液濃度ct：
本發(fā)明提供了一種鹽巖動水溶蝕傳遞規(guī)律的試驗裝置，并建立了鹽巖動水溶蝕傳遞規(guī)律的溶蝕方程，給出了其計算方法。該試驗裝置和計算方法解決了在鹽巖動水溶蝕傳遞規(guī)律試驗等方面的試驗難題和理論計算難題，具有良好的理論價值和實際意義。本發(fā)明通過建立鹽巖的動水溶蝕常微分方程，運用解析公式求解出動水溶蝕常微分方程的解析解，通過動水溶蝕試驗結果對解析解進行擬合，獲得鹽巖動水溶蝕參數，本發(fā)明可以為鹽巖動水溶蝕傳遞機理的研究提供理論依據。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施用例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。