[發明專利]一種適用于隧道地區的降雨入滲流量測量系統及方法

有效

• 申請號: 202011121094.X
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112013915B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 吳玲玲;王正勇
• 申請（專利權）人: 四川省水文水資源勘測局
• 主分類號: G01F7/00
• 分類號: G01F7/00;G01F15/18
• 代理公司: 成都科泰六核知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51286
• 代理人: 張立剛

本發明涉及水文流量測量領域，具體涉及一種適用于隧道地區的降雨入滲流量測量系統及方法。針對現有技術中，室內降雨入滲實驗存在馬氏瓶人工補水困難、需長時間人工看守記錄數據、人工讀數精度較差，實驗數據不易保存處理等問題；同心環法只適用于土層較淺的情況，土層厚度大、土層種類較多時不太適用的問題。提出本發明的流量測量系統及方法。該系統通過在隧道側溝中設置流量計，并根據流量計測得的流量，能夠實現隧道地區的降雨入滲流量計算。利用既有的隧道工程進行降雨入滲流量的計算，節約成本，由于測量環境處于隧道內，無需在現場進行試驗，能夠克服惡劣環境的影響。

技術領域

本發明涉及一種水文流量測量領域，特別是一種適用于隧道地區的降雨入滲流量測量系統及方法。

背景技術

在水文與水資源工程領域中，分析流域降雨、入滲、產流間的內在關系，定量描述降雨入滲過程是水循環及水利用的重要基礎內容，實現流域產匯流過程的模擬，在水資源評價管理、防洪減災、提高作物水分利用效率等等方面具有應用廣泛。

現有技術中，普遍采用室內降雨入滲實驗，在底部自由排水的土柱上利用馬氏瓶進行人工降雨，通過測量人工降雨量、土柱表面徑流量，由水量守恒關系得到土壤的入滲流量。但實驗過程中存在馬氏瓶人工補水困難；需長時間人工看守記錄數據；人工讀數精度較差，實驗數據不易保存處理等問題。

常見的降雨入滲流量測量方法還有同心環法，在地面上打設兩個同心環，在內外環同時加水，使水深保持常值，內外環水面保持齊平，加水的流量視為入滲流量。但是該方法只適用于土層較淺的情況，土層厚度大、土層種類較多時不太適用。

因此，需要提供一種便捷高效、準確穩定的降雨入滲測量系統及方法。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術存在的問題，提供一種適用于隧道地區的降雨入滲流量測量系統及方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種適用于隧道地區的降雨入滲流量測量系統，包括多個測量單元，每個測量單元包括環向盲管、橫向盲管和流量計；

環向盲管設置在隧道初期支護和二次襯砌的之間，環向盲管連接橫向盲管，橫向盲管接入側溝，環向盲管在隧道內沿隧道縱向方向等間距設置，環向盲管和橫向盲管用于將隧道入滲區域內的入滲水引入到隧道側溝中；

流量計的數量為多個，多個流量計設置于隧道側溝中，用于測量隧道側溝中的流量；

通過所述流量計的測量結果計算降雨入滲流量的計算過程如下：

S1.將需要計算降雨入滲流量的測量區域沿隧道縱向劃分為m個地表單元，每個所述地表單元覆蓋隧道的橫向方向兩側的預設范圍，測量第j個地表單元的地表面積S_j；

S2.降雨發生前，測量其中第j個地表單元下方隧道內側溝內各個流量計的流量總和為隧道初始滲水流量Q_1j，根據下面公式計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為降雨發生前，沿隧道徑向，由隧道到山嶺地表之間存在入滲水的結構數量，其中初期支護為第一層結構，降雨前入滲水存在于n-1層地層結構中；

r_i為隧道與地表之間的結構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構的滲透系數，單位為m/s；

當i=1時，r_i為初期支護內壁距隧道中心的距離，k_i為初期支護結構的滲透系數；