1实验六多源汇地下水流系统设计与演示一．实验目的1.通过砂箱物理模拟直观再现托特理论的多级次地下水流动系统---局部、中间、区域的水流系统；2.通过调整降雨量大小，模拟不同降雨入渗补给强度对地下水流动系统发育模式的影响；3.通过均质砂箱和非均质砂箱多级水流系统的模拟演示，分析介质场渗透性对水流系统发育模式的影响。二．仪器介绍多级水流系统演示仪主要包含潜水砂箱、降水系统、河流排泄系统、示踪点、测压点、测压板1.潜水砂箱主体装的是石英砂，模拟砂粒介质，可以是均质含水层，也可以是非均质含水层；2.降水系统：砂箱补给源为3个独立的降水装置，从右到左为三段补给源。每个降水装置的进水口都与蠕动泵相连，可以独立并精确的控制降雨量大小；3.河流排泄系统：砂箱有三个低洼河谷，构成可能的势汇，三个河谷从右往左依次降低，河流的流量可以用量筒和秒表测量；4.流线示踪系统：砂箱正面上方有一排示踪点，示踪点外面套有红色中空橡皮头，以便注入红色墨水，可以示踪地下水流线；5.水位观测系统：砂箱背面有多排测压点，连接测压板，可以测定砂箱中不同测压点的水头值。三、实验步骤1.熟悉地下水流系统模拟演示仪的结构及功能。2.观察均匀介质中的地下水流系统。1号砂箱为均匀介质，通过调节蠕动泵转速，使得降雨强度中等，砂箱中出现三级地下水流系统。水位稳定以后，根据示踪流线和测压点水位，在图6-1中绘制流网图。测量各个蠕动泵的转速，砂箱各个排泄点的流量，并记录在表6-1中。减小蠕动泵转速，减小降雨强度，向简单水流系统转变（局部、区域两级水流系统），分析降水对地下水流系统发育模式的影响。3.观察层状非均质介质中的地下水流系统。在2号砂箱进行中等强度的降水，水位稳定以后，根据示踪流线和测压点水位，在图6-2中绘制流网图。测量各个蠕动泵的转速，砂箱各个排泄点的流量，并记录在表6-1中。与1号砂箱中等降水强度下的水流系统进行对比，分析介质渗透性对地下水流系统2发育模式的影响。4.观察透镜体对地下水流系统的影响。3号砂箱分别装有一个高渗透介质透镜体和低渗透介质的透镜体，观察中等降水强度下的地下水流系统，根据示踪流线和测压点水位，在图6-3中绘制流网图。测量各个蠕动泵的转速，砂箱各个排泄点的流量，并记录在表6-1中。与1号砂箱中等降雨强度下的水流系统进行对比，分析介质非均质对地下水流系统发育模式的影响。四、实验成果提交1.根据上述步骤完成表格6-1，并在图6-1、图6-2、图6-3上绘制流网图。2.根据步骤2，分析降雨强度对地下水流系统发育模式的影响。3.根据实验步骤2、3、4，对比1号、2号、3号砂箱的流网图，分析含水层介质对地下水流系统模式的影响。4.根据表6-1，思考：每个砂箱总的排泄量是否应该等于总补给量？为什么？3表6-1砂箱各补给和排泄点流量观测步骤S1排泄量(mL/s)S2排泄量(mL/s)S3排泄量(mL/s)总排泄量(mL/s)补给源1补给源2补给源3总补给量(mL/s)蠕动泵转速流量(mL/S)蠕动泵转速流量(mL/S)蠕动泵转速流量(mL/S)22.132.302.476.90552.38331.46662.756.6032.242.001.896.13512.22331.47552.416.1042.281.542.906.72562.37371.54522.516.424表6-2地下水流系统实验参考数据---各测压点水头观测水头步骤A1（cm）A2（cm）A3（cm）A4（cm）A5（cm）A6（cm）A7（cm）A8（cm）A9（cm）245.244.0541.1541.0540.9539.6539.240.239.3B1（cm）B2（cm）B3（cm）B4（cm）43.3541.340.1539.55C1（cm）C2（cm）C3（cm）C4（cm）43.141.5540.2539.45D1（cm）D2（cm）D3（cm）D4（cm）42.7541.440.439.53A1（cm）A2（cm）A3（cm）A4（cm）A5（cm）A6（cm）A7（cm）A8（cm）A9（cm）44.243.441.841.941.440.3540.340.6539.5B1（cm）B2（cm）B3（cm）B4（cm）42.841.7540.740.2C1（cm）C2（cm）C3（cm）C4（cm）43.441.6540.7540.2D1（cm）D2（cm）D3（cm）D4（cm）42.241.6540.740.34A1A2A3A4A5A6A7A836.836.734.3534.6533.432.7532.6531.5B1（cm）B2（cm）B3（cm）B4（cm）36.23533.732.35C1（cm）C2（cm）C3（cm）C4（cm）3634.932.9532.45D1（cm）D2（cm）D3（cm）D4（cm）35.953533.532.5备注：实验数据为《水文地质学基础》MOOC开课小组提供。5图6-1均匀介质砂箱（K1粒径:0.25~0.4mm）图6-2层状非均质介质砂箱（K1粒径:0.25~0.4mm；K2粒径:0.098~0.25mm）6图6-3含透镜体介质砂箱（K1粒径:0.25~0.4mm；K2粒径:0.098~0.25mm；K3粒径：0.42~0.84mm）实验报告日期；报告人；注册号（网站学习）
