1.一种模拟海水入侵地下水的传质可视化测量装置,其特征在于:包括有机玻璃水槽、淡水输送系统、海水输送系统;所述有机玻璃水槽内一侧向另一侧依次设有一挡水隔板(10)、两过水隔板(11) 、一挡水隔板(10),依次形成海水进水区、海水区、砂砾区、淡水区、淡水进水区,挡水隔板(10)低于过水隔板(11),砂砾区内填充满砂砾,海水区底部和淡水区底部分别铺设砂砾;所述淡水输送系统包括淡水箱(20)和淡水水管,淡水箱(20)通过淡水水管连接至淡水进水区,淡水水管上设有第二储水箱(14)、第二水阀(15)、第二水泵(19);所述海水输送系统包括第一海水箱(1) 和海水水管,第一海水箱(1) 通过海水水管连接至海水进水区,海水水管上设有第一水泵(2)、第一储水箱(4)、第一水阀(5),所述第一储水箱(4)上还设有塑料微粒盒(3);所述有机玻璃水槽采用透明亚克力材料制成;装置还包括可视化观测系统,可视化观测系统包括第一高精度凹面镜(22)、第二高精度凹面镜(23)、刀片(24)、高速相机(25)、有机玻璃水槽观测区(26)、点光源(21),有机玻璃水槽置于有机玻璃水槽观测区(26),第一高精度凹面镜(22)和第二高精度凹面镜(23)分别布置在有机玻璃水槽观测区(26)两侧,第一高精度凹面镜(22)和第二高精度凹面镜(23)相对有机玻璃水槽倾斜布置,第一高精度凹面镜(22)和第二高精度凹面镜(23)相互平行,点光源(21)朝向第一高精度凹面镜(22)发射光线,高速相机(25) 朝向第二高精度凹面镜(23)获取图像,刀片(24)用于挡住部分焦点;由于海水和淡水存在密度差,在可视化系统中存在折射率梯度,通过选取可视化系统中凹面镜的焦距改变光路长度L,得到适合于可视化观测的偏折角大小,即对海水和淡水的传质过程进行观察;荧光剂染色的塑料颗粒会在光源照射下发光,容易被相机捕捉;通过高速相机拍摄照片得到海水与淡水传质过程中的塑料颗粒运移规律。
2.根据权利要求1所述的一种模拟海水入侵地下水的传质可视化测量装置,其特征在于:还包括基流生成系统,包括基流孔洞、第三转子流速计(12)和第三水阀(13),基流孔洞开设于有机玻璃水槽的砂砾区底部,基流孔洞上具有基流管道,第三转子流速计(12)和第三水阀(13)安装在基流管道上。
3.根据权利要求1所述的一种模拟海水入侵地下水的传质可视化测量装置,其特征在于:还包括潮汐生成系统,包括第二海水箱(9)和造波器(8),造波器(8)抽出第二海水箱(9)中的海水并将海水以指定的波形输出。
4.根据权利要求1所述的一种模拟海水入侵地下水的传质可视化测量装置,其特征在于:所述淡水水管上还设有第二转子计速器(16)和第二升降螺母(17)。
5.根据权利要求1所述的一种模拟海水入侵地下水的传质可视化测量装置,其特征在于:所述海水水管上还设有第一转子计速器(6)和第一升降螺母(7)。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种模拟海水入侵地下水的传质可视化测量装置的测量方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)断开淡水和海水供应系统与透明有机玻璃水槽之间的导流管,在隔板的两侧粘贴滤纸后往水槽中加入砂土试样,水槽的两块隔板之间装满砂土试样,水槽两侧加入的砂土试样低于液面,模拟海水和淡水交界面环境;(2)打开淡水供应系统,调节螺母控制水头位置,启动水泵抽取淡水,打开阀门,控制水位达到试验要求;(3)打开海水供应系统,调节螺母控制水头位置,启动水泵抽取淡水,打开阀门,控制水位达到试验要求;(4)往盐水箱中加入用荧光剂染色的塑料颗粒,并利用PIV和PTV技术测速和追踪塑料颗粒;(5)打开可视化观测系统,调节点光源亮度、刀片挡光区域和高速相机的参数,模拟在无潮汐环境下,海水与淡水传质过程中的塑料颗粒运移规律;(6)连接造波器和水槽,打开造波器开关,模拟不同的海水入侵环境;(7)利用可视化观测系统,观察潮汐作用下,海水和淡水传质过程中塑料颗粒的运移规律;(8)试验完毕,关闭所有装置,清理有机玻璃水槽中的砂土试样。