Устройство для моделирования карста Советский патент 1988 года по МПК G09B23/04 

00

со (;о

с

СП

puef

Изобретение относится к гидрогеологии и инженерной геологии и может быть использовано при изучении явлений, связанных с геологической дея- тельностью подземных вод, включая карст.

Цель изобретения - повышение на-, глядности процессов формирования подземных и наземных карстовых форм.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вид сбоку; на фиг. 2 и 3 - работа устройства.

Устройство для моделирования карста состоит из прозрачного корпуса 1 в торцах которого выполнены отвер-. стия, снабженные сетками 2 и 3. Отверстия гидравлически связаны с емкостями для воды 4 и 5. Над емкостью 5 размещен водопроводный кран 6. В корпусе снизу вверх размещены водоупорный пласт 7, водоносный горизонт 8, водоупорный пласт 9, слой . карстующихся пород 10, перекрывающие отложения 11. В пласте 9 выполнено окно 12, через которое водоносный горизонт 8 непосредственно контактирует со слоем карстующихся пород Ю. В литологическом отношении слой карстующихся пород 10 представлен каменной солью (галитом), водоупоры 7 и 9 - водоносный горизонт 8 - песками, перекрывающие отложения 11 - суглинками. Стрелками обозначено направление движения воды.

На фиг. 2 и 3 дополнительно обо- значены карстовая полость 13, карстовая воронка 14 и карстовые отложения 15.

Устройство работает следующим образом.

Открыв кран 6, в емкости 5 поддерживают постоянный уровень воды. Через сетку 3 вода поступает в горизонт 8, фильтруется через него и вытекает через сетку 2 в емкость 4. Скорость фильтрации воды V определяют по зависимости

V

К , L

К L h.

h, коэффициент фильтрации песков,

расстояние между сетками 2 и 3,

уровень воды в емкости 4, уровень воды в емкости 5,

g

5 0 5

5

5

0

0

5

При фильтрации воды н области окна 12 она обтекает слой 10 и постепенно растворяет его, образуя карстовую полость 13. Эта полость по механизму формирования является аналогом природных подземных карстовых форм (пустот, каналов, пещер и др.). При использовании данного устройства можно определить скорость карстова- ния слоя 10. Для этого определяют расход воды, проходящей через сетку 2, и содержание в ней хлористого натрия. Скоростью фильтрации можно варьировать, изменяя уровень воды h, в емкости 5. При длительной фильтрации воды полость 13 захватывает всю мощность слоя 10, что приводит к формированию провальной карстовой воронки 14. Часть обрушевшегося в воронку пласта 11 образует карстовые отложения 15.

При достаточно высоком уровне грунтовых вод в воронке 14 может образоваться карстовое озеро. Это явление можно моделировать, повысив уровень воды h.

Использование устройства для моделирования карста позволяет ускорить учащимися усвоение изучаемого геологического материала и его закрепление, а также способствует развитию геологическог о мышления и диалектического понимания явлений природы.

Формула изобретения

Устройство для моделирования карста, включающее прозрачный корпус, снабженный входными и выходными отверстиями, сообщающимися с емкостями для воды, пористую среду, имитирующую водоносный горизонт, и перекрывающие отложения, расположенные нащ пористой средой, отличающееся тем, что, с целью повышения наглядности процессов формирования подземных и наземных карстовых форм, между пористой средой и перекрывающими отложениями размещен слой, имитирующий карстующиеся породы, а между слоем, имитирующим карстующиеся породы, и пористой средой размещен водоупорный слой переменной толщины с окном, причем входные и выходные отверстия для подачи и отбора воды расположены на уровне пористой среды.

Изобретение относится к гидрогеологии и м.б. использовано при изучении явлений, связанных с геологической деятельностью подземных вод, включая карст. Цель изобретения - повышение наглядности процессов формирования подземных и наземных карстовых форм. Устр-воv для моделирования карста включает прозрачный корпус 1 с отверстиями, имеющими сетки 2,3. Отверстия сообщены с емкостями 4,5 для воды. В корпусе снизу вверх размещены водоупорный пласт 7, водоносный горизонт (пористая среда) 8, водоупорный слой 9, слой 10 карстующихся пород, перекрывающие отложения 11. В водоупорном пласте 9 выполнено окно 12. Вода из емкости 5 через сетку 3 поступает в водоносный горизонт 8, фильтруется и вытекает через сетку 2 в емкость 4. При фильтрации воды в области окна 12 она обтекает слой 10 и постепенно растворяет его, образуя карстовую полость. При использовании устр-ва можно определить скорость карстования слоя 10, 3 ил. сл

.. j«« . /-. ,,,

, , , . , , -, - ,- ,

Фи9.2

. 1