水文地质学实验报告-中国地质大学实验六 多源汇地下水流系统实验及数据

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

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？

表6-1 砂箱各补给和排泄点流量观测

表6-2 地下水流系统实验参考数据---各测压点水头观测

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:0.25~0.4mm）

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）

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）