一种水库浸没试验模拟系统的制作方法

1.本技术涉及地质工程水库浸没研究领域，具体涉及一种水库浸没试验模拟系统。


背景技术：

2.水库蓄水后，库岸岩土体被水浸泡而逐渐饱和，地下水水位随之上升而形成壅水(壅水是指因水流受阻而产生的水位升高现象)。浸没问题是平原地区水库勘察设计和建设中最重要的水文地质问题，对于常见的因冲积成二元沉积结构的平原地区，水库浸没是指水库蓄水后，库区周围地下水受库水顶托作用，排泄受阻导致地下水水位壅高。其主要危害有：(1)浸没对建筑物的影响：浸没将使库岸边缘建筑物地基受浸润，强度降低，(2)浸没对农田的影响：地下水位上升引起土地沼泽化、盐碱化，稻田冷浸引起作物减产。(3)浸没对生态的影响：浸没对生态环境的影响主要是形成盐碱地和沼泽地。(4)浸没对地质条件的影响：浸没引起土质软化，承载力下降，在土质边坡上水位上下变动引起土坡失稳等。
3.水库蓄水浸没问题是水库工程勘察的重要内容，严重的水库浸没问题影响到水库正常蓄水位的选择，甚至影响到坝址的选择。针对水库浸没问题，科研工作者开展了大量的室内模拟试验。然而，由于水库浸没对周边区域的影响范围较大，少则几公里，大则数十公里，按照比例尺微缩后的试验模型也需要较大的试验场地，且试验用土填方工作量也较大。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种水库浸没试验模拟系统，该系统具有空间利用率高、填方量少、可模拟多种地质条件下水库浸没问题的特点，能克服上述技术问题。
5.为了解决上述问题，本技术实施例公开了一种水库浸没试验模拟系统，包括：
6.恒压供水子系统、储水室、试验土箱以及毛细管土柱；
7.所述恒压供水子系统，用于根据水库浸没试验的需求，在预设水头下向所述储水室供水；
8.所述储水室，包括进水端和出水端，所述进水端与所述恒压供水子系统的出水口连通，所述出水端与所述试验土箱相通；
9.所述试验土箱，内部设置有s型水流路径，所述s型水流路径中自下而上分层填充有试验土壤，所述试验土壤自下而上依次为饱和砂砾层以及非饱和土壤层，其中，所述s型水流路径的入水口与所述储水室的出水端相通，用于模拟水库在水平方向上的湿润锋距离；
10.多个所述毛细管土柱沿所述s型水流路径设置，其中，所述毛细管土柱垂直设置于所述试验土箱的内底部，所述毛细管土柱内填装有所述试验土壤，用于模拟水库两岸地下水在毛细力作用下的上升高度。
11.在本技术一实施例中，所述试验土箱包括：
12.挡板，设置于所述试验土箱内，多个所述挡板沿所述试验土箱的长边按预设间距并行排列，将所述试验土箱分割成若干个相互连通的土槽子单元；
13.其中，所述挡板的一端与所述试验土箱的一长边内侧壁密封，另一端设置有透水区域，所述透水区域与相邻两个所述土槽子单元相通，以形成所述s型水流路径。
14.在本技术一实施例中，所述透水区域包括卡槽和透水孔，其中：
15.所述卡槽由所述挡板的端面与所述试验土箱的另一长边内侧壁形成，用于安装所述毛细管土柱；
16.多个所述透水孔位于挡板的板面上且靠近所述卡槽设置，所述透水孔与相邻两个所述土槽子单元相通。
17.在本技术一实施例中，每个所述土槽子单元的中心位置处还设置有所述毛细管土柱。
18.在本技术一实施例中，所述土槽子单元的宽度与所述试验土箱的长边具有预设比例值。
19.在本技术一实施例中，所述毛细管土柱包括透水段和非透水段，其中：
20.所述透水段垂直设置于所述试验土箱的内底部，所述非透水段高于所述非饱和土壤层的上表面且与大气相通。
21.在本技术一实施例中，所述挡板的顶端面以及所述试验土箱与所述挡板平行的两侧板顶端面均设置有刻度尺。
22.在本技术一实施例中，在模拟非承压水头条件下的水库浸没试验中，所述储水室的出水端和所述透水区域的最高点略低于所述非饱和土壤层的上表面；
23.在模拟承压水头条件下的水库浸没试验中，当所述恒压供水子系统中马氏瓶的出气口高于所述饱和砂砾层的上表面且低于所述非饱和土壤层的上表面时，所述储水室的出水端和所述透水区域高于所述饱和砂砾层上表面的区域处于非透水状态，所述储水室的出水端和所述透水区域低于所述饱和砂砾层上表面的区域处于透水状态；
24.在模拟承压水头条件下的水库浸没试验中，当所述恒压供水子系统中马氏瓶的出气口高于所述非饱和土壤上表面时，所述储水室的出水端和所述透水区域高于所述饱和砂砾层上表面的区域处于非透水状态，且所述储水室的顶端加盖密封。
25.在本技术一实施例中，所述储水室的外壁上设置有水位观察线。
26.本技术实施例包括以下优点：
27.本技术实施例的水库浸没试验模拟系统包括恒压供水子系统、储水室、试验土箱以及毛细管土柱等结构，其中，恒压供水子系统，用于根据水库浸没试验的需求，在预设水头下向所述储水室供水；储水室用于模拟水库；试验土箱内部设置有s型水流路径，所述s型水流路径中自下而上分层填充有试验土壤，所述试验土壤自下而上依次为饱和砂砾层和非饱和土壤层，其中，所述s型水流路径的入水口与所述储水室的出水端相通，用于模拟水库在水平方向上的湿润锋距离；多个所述毛细管土柱沿所述s型水流路径设置，其中，所述毛细管土柱垂直设置于所述试验土箱的内底部，所述毛细管土柱内填装有所述试验土壤，用于模拟水库两岸地下水在毛细力作用下的上升高度；采用本技术实施例带有s型水流路径的试验土箱，极大的节省了试验模型在水平方向上所需的空间；采用内径较小的毛细管土柱填土替代地下水位以上土层，极大的减少了试验用土量；该系统具有空间利用率高、填方量少、可模拟多种地质条件下水库浸没问题的特点。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1(a)是两岸向水库补水情况下水库浸没区示意图；
30.图1(b)是水库向两岸补水情况下水库浸没区示意图；
31.图2是本技术实施例一种水库浸没试验模拟系统的整体结构示意图；
32.图3是本技术实施例恒压供水子系统的结构示意图；
33.图4(a)是本技术实施例水库浸没试验中试验土箱的剖面结构示意图；
34.图4(b)是本技术实施例图4(a)所示试验土箱中s型水流路径的示意图；
35.图4(c)是本技术实施例图4(a)所示试验土箱中毛细管土柱设置位置的示意图；
36.图5是本技术实施例试验土箱的结构示意图；
37.图6是本技术实施例毛细管土柱的结构示意图。
38.附图标记说明：
[0039]1‑
恒压供水子系统，101
‑
马氏瓶，102
‑
称重传感器，103
‑
无纸记录仪；104
‑
承重支架，105
‑
出水口阀门，106
‑
进水管，1041
‑
马氏瓶卡槽；
[0040]2‑
储水室；
[0041]3‑
试验土箱，301
‑
挡板，302
‑
土槽子单元，303
‑
卡槽，304
‑
透水孔；
[0042]4‑
毛细管土柱，401
‑
透水段，402
‑
非透水段；
[0043]5‑
刻度尺。
具体实施方式
[0044]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0045]
本技术通过对目前平原水库浸没问题进行分析，平原水库浸没问题存在以下两种情形：
[0046]
一、周边地下水位高于库区水位。此情况一般发生在靠近山前过渡带的冲积扇区域，地下水从高地势的缓坡向处于低地势的水库补水，山前过渡带区域的地下水位往往高于水库水位，距离水库中心越远地下水位越高。参照图1(a)，为本技术的一个应用实例中两岸向水库补水情况下水库浸没区示意图。
[0047]
如图1(a)所示，在该应用实例中，m为下部饱和带沙砾层的厚度(单位：m)；k
s
为饱和带沙砾层的渗透系数(单位：m/d)；k
r
为上部包气带粘土层的渗透系数(单位：m/d)；h和h分别为水库/河流断面蓄水前后的水库/河流水位至饱和带砂砾层顶面的厚度(单位：m)。l
地下水
和l
地下水
分别为断面壅水前后地下水水位至饱和带砂砾层顶面的厚度(单位：m)，见图1(a)中虚线；l
毛细水
和l
毛细水
分别为断面壅水前后地下土壤中毛细水水位至饱和带砂砾层顶面的厚度(m)，见图1(a)中实线。
[0048]
二、库区水位高于周边地下水位。此情况一般发生在平原区，水库水位一般高于周边地下水位，距离水库中心越远地下水位越低。参照图1(b)，为本技术的一个应用实例中水库向两岸补水情况下水库浸没区示意图。
[0049]
如图1(b)所示，在该应用实例中，m为下部透水砂砾层的厚度(单位：m)；k
s
为透水砂砾层的渗透系数(单位：m/d)；k
r
为上部透水黏土层的渗透系数(单位：m/d)；h和h分别为水库/河流断面蓄水前后的水库/河流水位至透水砂砾层顶面的厚度(单位：m)。l
地下水
和l
地下水
分别为断面壅水前后地下水水位至透水砂砾层顶面的厚度(单位：m)，见图1(b)中虚线；l
毛细水
和l
毛细水
分别为断面壅水前后地下土壤中毛细水水位至透水砂砾层顶面的厚度(单位：m)，见图1(b)中实线。
[0050]
基于上述分析，本技术实施例提出了一种水库浸没试验模拟系统，该系统可适用于以上两种应用实例下的平原水库浸没问题的模拟、研究，其具体结构参照图2～图6。
[0051]
参照图2，示出了本技术实施例一种水库浸没试验模拟系统的整体结构示意图，该浸没试验模拟系统可以包括：恒压供水子系统1、储水室2、试验土箱3以及毛细管土柱4；
[0052]
恒压供水子系统1，用于根据水库浸没试验的需求，在预设水头下向储水室2供水；
[0053]
储水室2，包括进水端和出水端，进水端与恒压供水子系统1上的出水口阀门连通，出水端与试验土箱3相通；
[0054]
试验土箱3，内部设置有s型水流路径，s型水流路径中自下而上分层填充有试验土壤，试验土壤自下而上依次为饱和沙砾层和非饱和土壤层，其中，s型水流路径的入水口与储水室2的出水端相通，用于模拟水库在水平方向上的湿润锋距离；
[0055]
多个毛细管土柱4沿s型水流路径设置，其中，毛细管土柱4垂直设置于试验土箱3的内底部，所述毛细管土柱4内填装有所述试验土壤，用于模拟水库两岸地下水在毛细力作用下的上升高度。
[0056]
参照图3，本技术实施例的恒压供水子系统1包括马氏瓶101、置于马氏瓶101底部的称重传感器102、无纸记录仪103、承重支架104等部件。其中，马氏瓶101是一种基于连通器原理，使得容器内外压强一致，从而实现马氏瓶101内水头恒定及自动补水的装置。具体而言，该马氏瓶101可包括：马氏瓶本体(图未标记)，设置有瓶口；弹性密封塞(图未标记)，安装于所述瓶口中且对所述瓶口具有径向压力；进气细管(图未标记)，上端为进气口，下端为出气口且贯穿所述弹性密封塞的端面置于所述马氏瓶本体内，所述进气口与所述马氏瓶本体内腔相通；出水口(图未标记)，出水口上安装有出水口阀门105，出水口阀门105与储水室2下方的进水端通过进水管106连通。其中，承重支架104包括竖杆、承重平板以及马氏瓶卡槽1041，竖杆与承重平板垂直固定，马氏瓶卡槽1041和无纸记录仪103安装在竖杆上，称重传感器102安装在马氏瓶卡槽1041内，马氏瓶101放置在马氏瓶卡槽1041内且位于称重传感器102上。此外，竖杆上还设置有把手，承重平板底部设置有万向轮，以便于推动支架移动恒压供水子系统1。
[0057]
在本技术实施例中，通过调节出气口的高度，可实现马氏瓶101与储水室2之间水分入渗水头的调节，使得马氏瓶101可以按照预设水头向储水室2供水。其中，通过调整马氏瓶卡槽1041在竖杆上的高度，可以实现对马氏瓶101内出气口高度的粗调；通过沿竖直方向上下拉动进气细管，可以实现对马氏瓶101内出气口高度的细调。开启出水口阀门105后，马氏瓶101向储水室2供水。在供水过程中，称重传感器102实时采集马氏瓶101的质量数据，然
后将质量数据传输给无纸记录仪103，无纸记录仪103对该质量数据进行记录，以此可对马氏瓶101供水过程中的质量变化数据实时监测、自动记录，有效节省了人力。通过将采集的马氏瓶101质量变化数据转化为进入试验土箱3的水量，根据渗透系数计算公式很容易得出水库浸没区地下水的渗透系数，进一步用户可以根据渗透系数对浸没区影响范围做时间上的预测。
[0058]
储水室2，用于基于马氏瓶101所提供的水源，模拟水库/河流，蓄水前后储水室2内的水位对应表示蓄水前后的水库/河流水位。参照图2、图4(a)以及图5，储水室2与试验土箱3和马氏瓶101分别连接，储水室2与试验土箱3可一体成型，即储水室2的出水端设置在试验土箱3的一短边板上。储水室2的出水端包括设置于试验土箱3短边板上的多个透水孔，透水孔与试验土箱3内部相通，用于模拟水流从水库或者河流向两岸渗透的物理现象。储水室2的外壁上还设置有水位观察线，便于确定蓄水前后储水室2内的水位高度。
[0059]
试验土箱3，参照图4(a)，内部自下而上填装有试验所需试验土壤，以观测水库壅水前后包气带黏土层(透水粘土层)中水在水平方向上的运移距离，换句话说就是水库壅水对周边地下水的水平影响范围。该试验土壤至少分为两层，下层为饱和沙砾层，用于模拟图1(a)和图1(b)中的饱和带沙砾层或透水砂砾层；上层为非饱和土壤层，用于模拟图1(a)和图1(b)中的包气带粘土层或透水黏土层。
[0060]
如图5所示，在本技术一实施例中，试验土箱3包括：挡板301，设置于试验土箱3内，多个挡板301沿试验土箱3的长边按预设间距并行排列，将试验土箱3分割成若干个相互连通的土槽子单元302；其中，挡板301的一端与试验土箱3的一长边内侧壁密封，另一端设置有透水区域，透水区域与相邻两个土槽子单元302相通，以形成该s型水流路径。在本技术实施例中，水从图5所示的储水室2的出水端进入第一个土槽子单元302，然后穿过挡板301中的透水区域以s型水流路径依次流向下一个土槽子单元302。其中，挡板301的顶端面以及试验土箱3与挡板301平行的两侧板顶端面均设置有刻度尺5，将自储水室2的出水端起每个土槽子单元302中水流过的路径加起来即为水库/河流在水平方向上的湿润锋距离。
[0061]
参照图4(b)和图4(c)，假设试验土箱3的长度(即长边长度)为s1，试验土箱3的内宽为s3(s3也为土槽子单元302长度)，试验土箱3有n个土槽子单元302，每个土槽子单元302的宽度为s2，挡板301的壁厚为δh。若储水室2的水在一定水头、一定时间渗透到第m个土槽子单元302的p刻度(图未示出)位置(p为从水流方向计算的距离)，忽略挡板301壁厚，则该时刻、该水头条件下的湿润锋距离(即壅水前后的影响距离)为(m
‑
1)
×
s2+p。实际中，水库/河流如果采用二维试验土箱3开展试验，则需要至少n
×
s2长度的土箱，而采用本技术实施例具有s型水流路径的试验土箱3，试验土箱3长度仅s1，忽略土箱壁厚和挡板301壁厚，本技术实施例的试验土箱3长度仅为二维试验箱子长度的s1/(n
×
s3+δh)，这极大的节省了试验模型在水平方向上所需的空间。
[0062]
在具体实施时，用户可根据试验方案要求设置土槽子单元302个数，挡板301可设置为固定的，也可以设置为可拆卸的。当挡板301与试验土箱3固定连接时，挡板301可与试验土箱3一体成型连接；当挡板301与试验土箱3可拆卸连接时，挡板301与试验土箱3可通过榫卯结构连接。此外，考虑到填方量和边壁效应对水流扩散影响的问题，土槽子单元302的宽度与试验土箱3的长边具有预设比例值，该预设比例值可根据实际试验需求设定，如1/4、1/5、1/6等。可选的，土槽子单元302的宽度与试验土箱3的长边长度比为1：5，即s2/s1＝1/5。
在该预设比例值下，土槽子单元302的宽度不会太大，以此能避免填方量过大；同时，土槽子单元302的宽度也不会太小，能降低边壁效应对水流扩散的影响。
[0063]
在本技术一实施例中，每个挡板301以及与试验土箱3之间设置的透水区域包括卡槽303和透水孔304，其中：卡槽303由挡板301的端面与试验土箱3的另一长边内侧壁形成，用于安装毛细管土柱4；多个透水孔304位于挡板301的板面上且靠近卡槽303设置，透水孔304与相邻两个土槽子单元302相通。如图5所示，挡板301的一端面不与试验土箱3的侧壁接触且为内凹弧面，相应的，试验土箱3的侧壁上也存在多个内凹弧条，内凹弧条与内凹弧面一一对应，两者可形成用于安装毛细管土柱4的圆形卡槽303，内凹弧条与内凹弧面能有效限制和固定毛细管土柱4的位置，避免其松动。多个透水孔304在挡板301上可整齐排列，如图5所示，排列为矩形结构，可使透水均匀。
[0064]
毛细管土柱4，其作用是填装所述试验土壤，用于观测水库壅水前后透水黏土层/包气带粘土层中毛细水的上升高度，以模拟水库/河流两岸地下水在毛细力作用下的上升高度。参照图6，该毛细管土柱4包括透水段401和非透水段402，其中：透水段401垂直设置于试验土箱3的内底部，非透水段402高于非饱和沙砾层的上表面且与大气相通。
[0065]
在本技术的各个实施例中，毛细水指靠毛细管力保持在土壤毛细管孔隙中的水，即当土壤含水量逐渐增大，超过最大分子持水量的那部分水，会在毛细管力的作用下保持在土壤的毛细管孔隙中。将毛细管土柱4的透水段401插入土壤中，能方便饱和沙砾层层中的水在s型水流路径中顺畅流过。而非透水段402，能方便观察壅水前后土壤中毛细水的水位变化。为了观测方便，毛细管土柱4可采用透明有机玻璃管制成，毛细管土柱4的非透水段402设置有刻度尺5。
[0066]
在本技术一实施例中，除在s型水流路径的各个拐点处设置有毛细管土柱4之外，本技术还可在s型水流路径的其他位置处设置毛细管土柱4，用户可根据实际情况增加或者减少毛细管土柱4数量，本技术在此不作限定。当然，毛细管土柱4之间距离越短，即空间上采样步长越短，各个毛细管土柱4的毛细水位上升高度曲线越能真实反映毛细水在地层中的分布情况。可选的，参照图4(b)和图4(c)，本技术在每个土槽子单元302的中心位置处设置有毛细管土柱4，即毛细管土柱4的间距为s3/2。
[0067]
实际中，水库浸没可分为承压水头(非饱和土壤层中的上部粘性土为相对隔水层，当在一定的水头作用下，下部承压水克服阻力及重力，向上沿粘性土产生一定距离的渗透，随着渗径的延长，渗透压力的减小逐渐趋于平衡。)和非承压水头入渗两种情况。承压或者非承压取决于地质和构造，比如饱和砂砾层上部有弱透水层或者不透水层，或者河流水库水位高于土壤表面。一般而言，当河流/水库水位高于地下水位(也称地下水水位)，且河流/水库只能通过饱和地下层向上对土壤补水的情况为承压条件下的水库浸没。当河流/水库水位低于地下水位或者高于地下水位，也能从岸边向两侧补水的情况为非承压条件下的水库浸没。
[0068]
在本技术实施例中，在模拟非承压水头条件下的水库浸没试验中，储水室2的出水端和透水区域的最高点略低于非饱和土壤层的上表面，以避免储水室2中的水会从土壤表面流走然后下渗。
[0069]
在模拟承压水头条件下的水库浸没试验中，当恒压供水子系统1中马氏瓶101的出气口高于饱和砂砾层的上表面且低于非饱和土壤层的上表面时，储水室2的出水端和透水
区域高于饱和砂砾层上表面的区域处于非透水状态，储水室2的出水端和透水区域低于饱和砂砾层上表面的区域处于透水状态；以及，当恒压供水子系统1中马氏瓶101的出气口高于非饱和土壤上表面时，储水室2的出水端和透水区域高于饱和砂砾层上表面的区域处于非透水状态，且所述储水室2的顶端加盖密封。具体可采用防水胶带将储水室2的出水端和透水区域高于饱和砂砾层部分的透水孔304堵住。将储水室2的顶端面加盖密封，可以避免水外溢。
[0070]
综上，基于以上结构，本技术实施例具有以下两个特点：一是节省了试验长度方向上的空间。由于水库浸没区影响半径较大，即使在室内按照微缩比例开展试验，传统二维试验仍需较长的土箱，一般试验室空间难以满足要求，而采用本技术实施例带有s型水流路径的试验土箱3，极大的节省了试验模型在水平方向上所需的空间，克服了以上难题。二是节省了试验用土量。传统二维试验测量毛细管水位上升高度，地下水位以上部分需要填土(填土厚度根据毛细水上升高度计算，一般大于毛细水上升高度)，对于室内开展原状土条件下试验，野外取土工作量较大，而本技术实施例采用内径较小的毛细管土柱4填土替代地下水位以上土层，极大的减少了试验用土量(野外取土时只需将毛细管土柱4压入采样点土层，采样工作量小且易于操作)。
[0071]
实际中，采用上述系统开展水库浸没试验模拟的步骤可以如下：
[0072]
一：填装土壤。
[0073]
用户根据试验方案向试验土箱3和毛细管土柱4装填试验土壤，当需要开展原装土条件下的水库浸没试验，用户可利用本技术实施例的拆卸式土槽子单元302野外取土室内组装的方式。如果野外取原状土不方便，用户按照野外地质勘探的土层分布情况(按照比例尺微缩后的土层厚度、土质、容重、含水率等)，如4(a)向所述试验土箱3和毛细管土柱4分层填装扰动土壤。
[0074]
需要注意的是，如果开展原状土试验，由于有机玻璃的毛细管土柱4强度较小，不能直接用于取土，需要用金属取土器/钻头野外取土，取回来的土再根据试验土箱3、毛细管土柱4形状进行切割，切割后的土壤表面会变的平滑，当水分穿过这种光滑平面的时候，水分在土壤中的渗透扩散会受到影响，因此需要在装填过程中需要对过水断面的土壤做打毛处理(比如上下层或者相邻层土槽子单元302交界处的土壤)。
[0075]
二：调整水头。
[0076]
参照1(a)或图1(b)，用户根据试验方案中的水库水位要求，调整图3所述恒压供水子系统1中马氏瓶101在竖杆上的高度和/或出气口的高度。
[0077]
试验开始后，用户分别记录水分在试验土箱3中水平方向上的湿润锋距离以及水分在毛细管土柱4中沿竖直方向上的高度。由于储水室2容积较大，从马氏瓶101出来的水流到储水室2设定高度需要一定时间，并且还会消耗马氏瓶101腔体中的一部分水。因此本技术实施例可以采用大流量注水器直接向储水室2加水，加水至接近设定水位的位置，然后打开马氏瓶101的出水口阀门105，这样能缩短马氏瓶101注水时间。当马氏瓶101出气口的高度与储水室2设定水位高度齐平，马氏瓶101向储水室2供水停止，随着水分在土壤中渗透扩散，储水室2水位下降，马氏瓶101再次向储水室2供水，从而保证马氏瓶101与储水室2的水位处于一个动态平衡状态。
[0078]
三：计算壅高水头线。
[0079]
用户根据试验测量的饱和沙砾层的厚度、饱和沙砾层的渗透系数、非饱和土壤层的渗透系数、蓄水前后马氏瓶101的出气口高度、蓄水前后水库在水平方向上的湿润锋距离、蓄水前后水库两岸地下水在毛细力作用下的上升高度，择优选择卡明斯基法、考虑起始水力梯度的折减系数法或者数值法来确定非饱和土壤层内地下水位的壅高。以上三种方法的任意一种均可以，没有优劣之分，具体采用哪一种方法计算地下水位壅高，可根据实际地质条件再做确定，本技术实施例在此不作限定。
[0080]
本技术的一个应用实例中以卡明斯基法为例，地下水水头壅高值l
地下水
计算公式如下：
[0081]
2k
s
m(l
地下水
‑
h)+k
r
(l
地下水2
‑
h2)＝2k
s
m(l
地下水
‑
h)+k
r
(l
地下水2
‑
h2)
ꢀꢀ
(1)；
[0082]
根据上式(1)计算得出的地下水水头壅高值l
地下水
，结合水动力学法可推导出如下地下水壅高水头线方程：
[0083][0084]
上述公式中，m为饱和沙砾层的厚度(单位：m)；k
s
为饱和沙砾层的渗透系数(单位：m/d)；k
r
为非饱和土壤层的渗透系数(单位：m/d)；h和h分别为水库断面蓄水前后的水位高度(单位：m)；l
地下水
和l
地下水
分别为断面壅水前后地下水水位至饱和土壤层上表面的厚度(单位：m)(l
地下水
和l
地下水
的计量方法很多，如雷达水位计或在水位观测井安装水位传感器等等)；l
毛细水
和l
毛细水
分别为断面壅水前后所模拟的水库两岸地下水在毛细力作用下的上升高度(单位：m)；l
x
为壅水后水平方向上x点的地下水水位值(单位：m)，即本技术实施例s型水流路径上x点的地下水位)；δp为植物根系或建筑物地基高度(m)。
[0085]
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0086]
还需要说明的是，在本文中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
[0087]
以上对本技术所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术，在具体实施方式及应用范围上均会有不同形式的改变之处，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术的保护范围之中。