4.3　实验设备和仪器

实验设备为自循环实验系统，如图4.3所示。可以看出，实验设备由底座、盛沙筒和进水系统等组成。

图4.3　恒定水头达西渗透实验原理示意图

盛沙筒为圆形，用透明有机玻璃制作。在盛沙筒底部设进水管，底部以上一定距离处安装滤板1，在滤板1上部设透水纱布，透水纱布上面装填实验沙，在盛沙筒管壁上划有分层线，分层线为每次装沙的高度线，在实验沙的上部装入另一块滤板2，滤板2的上部一定距离处设一矩形帽，矩形帽的底部为出水孔，出水孔的水流流入下部的量筒中，量筒放置在支架上，周围设密封圈止水，量筒底部设放水管与供水箱连接，放水管上设放水阀门。在圆筒的侧面设3根测压管，以测量测压管水头和渗流的水力坡度。(https://www.daowen.com)

进水系统由供水箱、水泵、进水阀门、进水管、支架、移动盛水盒和出水管组成，在盛水盒中还设有溢流板和溢流管。支架的作用是支撑移动盛水盒和测压管。上水管与水泵相连接。为了调节移动盛水盒中的流量，在移动盛水盒与水泵之间设上水阀门。溢流管与供水箱相连接形成回路。出水管与盛沙筒底部的进水管相连接，在进水管上设放空阀门，以放空盛沙筒中的水。为了调节进入盛沙筒的流量，还在出水管与进水管之间设进水阀门，以改变流量的大小。

测量仪器为捣实棒、量筒、洗耳球、秒表、测尺和温度计。

盛沙筒侧面的3根测压管间距相等，之间的距离均为L。设3根测压管的目的一方面是测量水流的水头损失，另一方面是对测量精度进行校核。在达西渗透实验中，如果在盛沙筒中装填的实验沙是均质和均匀的，则当恒定水流通过盛沙筒时，测压管1和测压管2的水头差应该与测压管2和测压管3的水头差相等。然而实际测量结果可能不相等，这是因为在装填实验沙时，由于人工操作过程不一致使得盛沙筒内各点实验沙的密实程度不均匀，或由于排气不充分使得实验沙内存在不均匀气囊，或由于实验沙不均匀使得沙的重度不一致。如果在实验中出现这种情况，应该取两个测压管水头差的平均值作为平均水头损失或者直接用测压管1和测压管3的差值计算水力坡度。