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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
2、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
3、。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6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
4、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？表 6-
5、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)22.132.302.476.90552.38331.46662.756.6032.242.001.896.13512.22331.47552.416.1042.281.542.906.72562.37371.54522.516.42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）
6、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
7、（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。图 6-1 均匀介质砂箱（K1 粒径:0.250.4mm）图 6-2 层状非均质介质砂箱（K1 粒径:0.250.4mm；K2 粒径:0.0980.25mm）图 6-3 含透镜体介质砂箱（K1 粒径:0.250.4mm；K2 粒径:0.0980.25mm；K3 粒径：0.420.84mm）实验报告日期； 报告人； 注册号（网站学习）