[發(fā)明專利]一種適用于隧道地區(qū)的降雨入滲流量測(cè)量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011121094.X
• 申請(qǐng)日: 2020-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112013915B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳玲玲;王正勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川省水文水資源勘測(cè)局
• 主分類號(hào): G01F7/00
• 分類號(hào): G01F7/00;G01F15/18
• 代理公司: 成都科泰六核知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51286
• 代理人: 張立剛

1.一種適用于隧道地區(qū)的降雨入滲流量測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括多個(gè)測(cè)量單元，每個(gè)測(cè)量單元包括環(huán)向盲管、橫向盲管和流量計(jì)；

環(huán)向盲管設(shè)置在隧道初期支護(hù)和二次襯砌之間，環(huán)向盲管連接橫向盲管，橫向盲管接入側(cè)溝，環(huán)向盲管在隧道內(nèi)沿隧道縱向方向等間距設(shè)置，環(huán)向盲管和橫向盲管用于將測(cè)量區(qū)域內(nèi)的入滲水引入到隧道側(cè)溝中；

流量計(jì)的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)流量計(jì)設(shè)置于隧道側(cè)溝中，用于測(cè)量隧道側(cè)溝中的流量；

通過(guò)所述流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果計(jì)算降雨入滲流量的計(jì)算過(guò)程如下：

S1.將需要計(jì)算降雨入滲流量的測(cè)量區(qū)域沿隧道縱向劃分為m個(gè)地表單元，每個(gè)所述地表單元覆蓋隧道的橫向方向兩側(cè)的預(yù)設(shè)范圍，測(cè)量第j個(gè)地表單元的地表面積S_j；

S2.降雨發(fā)生前，測(cè)量其中第j個(gè)地表單元下方隧道內(nèi)側(cè)溝內(nèi)各個(gè)流量計(jì)的流量總和為隧道初始滲水流量Q_1j，根據(jù)下面公式計(jì)算降雨前隧道二次襯砌外的地下水水頭H_1j：

其中，Q_1j為降雨前隧道初始滲水流量，單位為m³/s；

n為降雨發(fā)生前，沿隧道徑向，由隧道到山嶺地表之間存在入滲水的結(jié)構(gòu)數(shù)量，初期支護(hù)為第一層結(jié)構(gòu)，降雨前入滲水存在于n-1層地層結(jié)構(gòu)中；

r_i為隧道與地表之間的結(jié)構(gòu)分界線距隧道中心的距離，單位為m；

k_i為隧道與地表之間的結(jié)構(gòu)的滲透系數(shù)，單位為m/s；

當(dāng)i=1時(shí)，r_i為初期支護(hù)內(nèi)壁距隧道中心的距離，k_i為初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的滲透系數(shù)；

當(dāng)1in時(shí)，r_i為由隧道向外的第i-1個(gè)地層內(nèi)側(cè)分界線距隧道中心的距離，k_i為隧道向外的第i-1個(gè)地層的滲透系數(shù)；

當(dāng)i=n時(shí)，r_i+1為降雨前入滲水水位線距離隧道中心的距離，降雨發(fā)生前，r_n+1=H_1j+r₁；

為第j個(gè)地表單元沿隧道縱向上透水?dāng)嗝娴拈L(zhǎng)度，單位為m；

H_1j第j個(gè)地表單元在降雨前二次襯砌外的地下水水頭，單位為m；

S3. 降雨發(fā)生t時(shí)間后，測(cè)量第j地表單位下方隧道內(nèi)側(cè)溝內(nèi)各個(gè)流量計(jì)的流量總和為隧道初始滲水流量Q_2j，根據(jù)下面公式計(jì)算降雨后隧道二次襯砌外的地下水水頭H_2j：

Q_2j為降雨后隧道滲水流量，單位為m³/s；

H_2j為第j個(gè)地表單元在降雨后二次襯砌外的地下水水頭，單位為m；

z為降雨發(fā)生后，沿隧道徑向，由隧道到山嶺地表之間存在入滲水的結(jié)構(gòu)數(shù)量，其中初期支護(hù)為第一層結(jié)構(gòu)，降雨后入滲水存在于z-1層地層結(jié)構(gòu)中；

r_i為隧道與地表之間的結(jié)構(gòu)分界線距隧道中心的距離，單位為m；

k_i為隧道與地表之間的結(jié)構(gòu)的滲透系數(shù)，單位為m/s；

當(dāng)i=z時(shí)，r_z+1為降雨后入滲水水位線距離隧道中心的距離，降雨發(fā)生后，r_z+1=H_2j+r₁；

S4.計(jì)算第j個(gè)地表單元的降雨入滲流量F_j，根據(jù)下式：

F_j第j個(gè)地表單元的降雨入滲流量，單位為m³/h；

t為降雨發(fā)生時(shí)間，單位為h；

S_j為第j個(gè)地表單元的面積，單位為m²；

S5.重復(fù)步驟S1-步驟S4，對(duì)所有地表單元的降雨入滲流量取均值，獲得測(cè)量區(qū)域的降雨入滲流量為：

。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于隧道地區(qū)的降雨入滲流量測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述流量計(jì)包括通信模塊，用于將所述流量計(jì)測(cè)得的流量傳輸給服務(wù)器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于隧道地區(qū)的降雨入滲流量測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述橫向盲管和所述環(huán)向盲管均為HDPE打孔波紋管。