一种河流区间渗漏量的确定方法

本发明属于水利工程，具体涉及一种河流区间渗漏量的确定方法。

背景技术：

1、河流入渗是指河水从河床和河岸渗透到地下的自然过程，这种现象通常发生在河床渗透较好的河段。入渗作用对地下水补给非常重要，可以影响水文循环、河流生态和地下水资源的可持续管理。

2、河流入渗的速率和效率取决于多种因素，包括河水的流速、水位、河床沉积类型、河床的饱和程度，以及周围土地的使用情况等。

3、以往计算河流入渗量，必须具有上、下2个水文站测流资料。若发生地表水入渗河段的上、下测量断面正好位于上、下水文站时，则可以将上测量断面实测流量与下测量断面实测流量相减，求得河流入渗量。若发生地表水入渗河段的上、下测量断面位于上、下水文站之间时，即发生地表水入渗河段的上、下测量断面与上、下水文站具有一定距离时，则需要采用单长渗漏系数计算入渗量，计算误差取决于由测量断面向上或向下外推至水文站距离的大小，外推距离愈长，误差愈大。更为重要的是，受河流沿程间歇性取、退水或降水等因素的影响，同一断面处的河流径流量经常随时间发生变化(减少或增大)，导致河流上、下游流量过程存在滞后，用上、下游实测的瞬时流量相减求取河流入渗量存在很大随机性，有时会出现负值，与现实相悖。

4、在河流穿过矿区时，河水可能会通过导水构造、采动裂隙、基岩露头及第四系松散层、砾岩层等直接或间接涌入矿坑。这种情况下发生入渗的区间河段一般仅有几百米，甚至几十米长，而往往发生入渗区间的上、下游没有水文站，或发生入渗区间远离水文站，需要测量断面向上或向下外推较长距离，导致计算误差非常大，无法精确确定入渗区间河流入渗量。

5、因此，开发一种不受水文站位置影响的区间河段河床入渗量的方法，以提高入渗区间河流入渗量的计算精度具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、为了克服水文站位置影响区间河段河床入渗量的不足，本发明提供了一种任意河段河流区间渗漏量的确定方法，包括如下步骤：

2、在待求渗漏量的河流区间上设置上测量断面和下测量断面；

3、获取上测量断面和下测量断面的水位序列，并对所述水位序列进行校正，得到上测量断面和下测量断面的绝对水位序列；

4、对所述绝对水位序列进行互相关分析，得到所述上测量断面和下测量断面的水位序列滞后时间；

5、获取区间旁侧入流量及河流区间的上测量断面和下测量断面的流量序列；

6、在所述上测量断面的流量序列中选取水位持续下降或持续上升时段的流量序列，并结合所述水位序列滞后时间，获得下测量断面流量序列中与上测量断面相对应的水位持续下降或持续上升时段的流量序列；并结合区间旁侧入流量计算河床渗漏量。

7、优选的，所述获取区间河床上测量断面和下测量断面的水位序列，包括如下步骤：

8、根据待求渗漏量的河流区间，将第一压力计固定在上测量断面中心处的河床上，获取上测量断面处的水位序列wls_01；

9、将第二压力计固定在下测量断面中心处的河床上，获取下测量断面处的河水位序列wls_02。

10、优选的，对所述水位序列进行校正，得到上测量断面和下测量断面的绝对水位序列，包括如下步骤：

11、将第三压力计悬置在待求河流渗漏量的河流区间附近的深井中，获取当地大气压强序列aps_01；

12、将水位序列wls_01与大气压强序列aps_01相减，得到上测量断面的绝对水位序列wls_03；

13、将水位序列wls_02与大气压强序列aps_01相减，得到下测量断面的绝对水位序列wls_04。

14、优选的，结合区间旁侧入流量计算区间河床渗漏量，包括如下步骤：

15、在上测量断面的流量序列中选取水位持续下降或持续上升的流量序列rds-01，设所述流量序列rds-01的起始时间为t1，结束时间为t2；在下测量断面的流量序列中提取起始时间为t1+△t、结束时间为t2+△t的流量序列rds-02；

16、计算上测量断面起始时间为t1，结束时间为t2的第一累积流量；

17、计算下测量断面起始时间为t1+△t、结束时间为t2+△t的第二累积流量；

18、将第一累积流量与第二累积流量相减，得到累积流量差△q；

19、获取入渗区间的旁侧入流量q1，得到区间河床渗漏量△q-q1。

20、优选的，所述第一压力计和第二压力计的连续观测时间不少于48h，数据记录频率为每5分钟1次。

21、优选的，所述上测量断面和下测量断面的流量序列分别通过两个位于上测量断面和下测量断面的走航式声学多普勒流速剖面仪同时测量获得，测量期间多普勒流速剖面仪在上测量断面和下测量断面的航迹垂直于水流方向，相邻两次航行所测得的断面面积的误差在5％以内。

22、优选的，所述走航式声学多普勒流速剖面仪在测量流量序列时匀速航行，速度低于0.1m/s，连续不间断观测时间不少于48h，每30分钟至少测得2个流量数据。

23、优选的，所述水位序列和流量序列连续观测时间的开始时间和结束时间保持一致。

24、优选的，所述第三压力计悬置于与入渗区间垂直距离小于2km的水井中，压力计距井口下至少10m，且高于地下水面。

25、优选的，采用统计分析软件spss软件对所述绝对水位序列进行互相关分析。

26、本发明提供的河流区间渗漏量的确定方法具有以下有益效果：

27、本发明通过悬置在入渗河段附近的水井中的压力计获得恒温条件下的大气压，再对获得的上测量断面和下测量断面的水位序列进行校正，能够精确消除温差引起大气压改变而影响水位测量精度问题，从而提高上测量断面和下测量断面的水位序列获取精度；通过对绝对水位序列进行互相关分析，获取待求渗漏量河流区间的上测量断面和下测量断面的水位序列滞后时间；通过水位序列滞后时间确定与上测量断面对应时段的下测量断面的流量序列，从而获得流量滞后时间；通过流量滞后时间并结合区间河段入流量能够准确计算出河流区间渗漏量。

28、本发明的计算过程不依赖水文站测流资料，无需由测量断面向上或向下外推至水文站，从而能够避免由于上、下测量断面与水文站距离产生的误差，精确计算出河流区间渗漏量。

技术特征：

1.一种河流区间渗漏量的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的河流区间渗漏量的确定方法，其特征在于，所述获取区间河床上测量断面和下测量断面的水位序列，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的河流区间渗漏量的确定方法，其特征在于，对所述水位序列进行校正，得到上测量断面和下测量断面的绝对水位序列，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的河流区间渗漏量的确定方法，其特征在于，结合区间旁侧入流量计算区间河床渗漏量，包括如下步骤：

5.根据权利要求2所述的河流区间渗漏量的确定方法，其特征在于，所述第一压力计和第二压力计的连续观测时间不少于48h，数据记录频率为每5分钟1次。

6.根据权利要求1所述的河流区间渗漏量的确定方法，其特征在于，所述上测量断面和下测量断面的流量序列分别通过两个位于上测量断面和下测量断面的走航式声学多普勒流速剖面仪同时测量获得，测量期间多普勒流速剖面仪在上测量断面和下测量断面的航迹垂直于水流方向，相邻两次航行所测得的断面面积的误差在5％以内。

7.根据权利要求6所述的河流区间渗漏量的确定方法，其特征在于，所述走航式声学多普勒流速剖面仪在测量流量序列时匀速航行，速度低于0.1m/s，连续不间断观测时间不少于48h，每30分钟至少测得2个流量数据。

8.根据权利要求1所述的河流区间渗漏量的确定方法，其特征在于，所述水位序列和流量序列连续观测时间的开始时间和结束时间保持一致。

9.根据权利要求3所述的河流区间渗漏量的确定方法，其特征在于，，所述第三压力计悬置于与入渗区间垂直距离小于2km的水井中，压力计距井口下至少10m，且高于地下水面。

10.根据权利要求1所述的河流区间渗漏量的确定方法，其特征在于，采用统计分析软件spss软件对所述绝对水位序列进行互相关分析。

技术总结
本发明提供了一种河流区间渗漏量的确定方法，属于水利工程技术领域，包括如下步骤：在待求渗漏量的河流区间上设置上测量断面和下测量断面；获取上测量断面和下测量断面的水位序列，并对水位序列进行校正，得到上测量断面和下测量断面的绝对水位序列；对绝对水位序列进行互相关分析，得到上测量断面和下测量断面的水位序列滞后时间；获取区间河床上测量断面和下测量断面的流量序列；在上测量断面的流量序列中选取水位持续下降或持续上升时段的流量序列，并结合水位序列滞后时间，获得下测量断面流量序列中与上测量断面相对应的水位持续下降或持续上升时段的流量序列；结合区间旁侧入流量计算河床渗漏量。

技术研发人员：马雄德,边佳新,王鹏翔
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4