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河道横剖面地下水径流量估算方法

阅读：559发布：2020-05-12

专利汇可以提供河道横剖面地下水径流量估算方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种河道横剖面地下水径流量估算方法，它是根据河流一定长度区间内总流量基本不变，河道内地表水径流与地下水径流相互转化的特点，通过实测不同代表性断面地表水径流量，来估算河道剖面地下水径流量。采用本发明的流程和计算方法，可以简便而有效地计算河道横剖面地下水径流量，不需要对河道内覆盖层进行大量复杂的地质勘察，并解决山区峡谷地区广泛存在的孤块石架空的紊流状态下的地下水径流量计算问题，也可以用于排泄型河流渗漏量的估算。可以为因大坝建设产生的减脱水河段的地下水补给需水量提供较为准确的参数，避免常规方法计算的生态流量的缺项，保护生态环境。，下面是河道横剖面地下水径流量估算方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种河道横剖面地下水径流量估算方法，其特征在于：根据河流一定长度区间内总流量基本不变，河道内地表水径流与地下水径流相互转化的特点，通过实测不同代表性断面地表水径流量，来估算河道剖面地下水径流量。
2.根据权利要求1所述河道横剖面地下水径流量估算方法，其特征在于：对枯期覆盖层河段存在断流时段的河流，其河道横剖面地下水径流量按如下步骤估算：
步骤1：通过地质调查确定需要研究的河流深厚覆盖层河段A；
步骤2：在选取河段A上游最近位置寻找基岩河段B；
步骤3：观察河段A的流量变化，确定河段A地表水径流刚好消失的时段，测量河段B各横剖面的地表水径流量，分别为QB1、QB2、…、QBn。其中最大值为QB，QB代表了此时刻河道总径流量，也为河道横剖面地下水径流量Q：
Q＝QB。
3.根据权利要求1所述河道横剖面地下水径流量估算方法，其特征在于：对枯期不断流的河流，其河道横剖面地下水径流量按如下步骤估算：
步骤1：通过地质调查确定需要研究的河流深厚覆盖层河段A；
步骤2：在选取河段A上游最近位置寻找基岩河段B；
步骤3：在枯水期测量河段A各横剖面的地表水径流量，分别为QA1、QA2、…、QAn，其中最小值为QA；
步骤4：同时测量河段B各横剖面的地表水径流量，分别为QB1、QB2、…、QBn，其中最大值为QB，QB代表了河道总径流量；
步骤5：根据下式计算得到河道横剖面地下水径流量Q：
Q＝QB－QA。

说明书全文

河道横剖面地下水径流量估算方法

技术领域

[0001] 本发明属于水文地质和环境工程技术领域，发明涉及河道剖面地下水径流量，特别是深厚覆盖层河段中地下水径流量的计算问题。

背景技术

[0002] 在对河流进行开发建设的过程中，修筑大坝截断河流，可能造成大坝下游河道减脱水，特别是许多中小流域，通过引水式电站形式梯级开发，导致河流发生部分河段断流，水生态系统受到严重破坏。近年来，环境问题受到重视，水利水电工程减脱水河段的生态流量下放成为一个必须的内容，这就涉及到流量的计算和确定，目前有较多的计算方法，这些方法中均要求河道内产生一定的河道径流量，河道内要产生地表径流，必须首先将河道地下孔隙内充满，地下水位抬升至河道表面，否则将漏失，即首先应确定河道地下水径流量。

[0003] 在一种河道生态流量地下水补给需水计算方法专利中，建立了一套相应的计算方法。其中对河道剖面地下水径流量的计算是根据剖面覆盖层面积、水力梯度和渗透系数，按照达西定律，采用下式计算：

[0004] QA＝K1Adi

[0005] 该方法需要查明河道覆盖层的水文地质特征，现场勘察工作量较大，取得相关参数的成本较高，且地下水流态必须满足层流的条件，对山区峡谷地区广泛存在的孤块石架空的紊流状态下的地下水径流计算不适用。

发明内容

[0006] 根据河流一定长度区间内总流量基本不变，河道内地表水径流与地下水径流相互转化的特点，建立一种通过实测不同代表性断面地表水径流量，来估算河道剖面地下水径流量的方法。以避免对河道内覆盖层进行大量复杂的地质勘察，并解决山区峡谷地区广泛存在的孤块石架空的紊流状态下的地下水径流计算问题。

[0007] 河道中的地表水径流与地下水径流是可以相互转化的。不发生渗漏的基岩河段，河道总径流量基本上为地表水径流，地下水径流量几乎可以忽略不计；而深厚覆盖层的河段地表水部分转化为地下水，地表水径流量会减小。在枯水期，地下水径流量比例增大，深厚覆盖层河段的地下径流比例更大。山区河流河道内覆盖层主要为砂卵砾石，甚至孤块石，渗透系数大；如果覆盖层内存在架空现象，地下径流量会急剧增加，甚至占河道径流量的绝大部分。对于排泄型河流，河道总流量将发生漏失，排泄型河段以下的总流量会减小。

[0008] 因此，本发明根据河流一定长度区间内总流量基本不变，河道内地表水径流与地下水径流相互转化的特点，通过实测不同代表性断面地表水径流量，来估算河道剖面地下水径流量。

[0009] 其中，对枯期覆盖层河段存在断流时段的河流，其河道横剖面地下水径流量按如下步骤估算：

[0010] 步骤1：通过地质调查确定需要研究的河流深厚覆盖层河段A；

[0011] 步骤2：在选取河段A上游最近位置寻找基岩河段B；

[0012] 步骤3：观察河段A的流量变化，确定河段A地表水径流刚好消失的时段，测量河段B各横剖面的地表水径流量，分别为QB1、QB2、…、QBn。其中最大值为QB，QB代表了此时刻河道总径流量，也为河道横剖面地下水径流量Q：

[0013] Q＝QB。

[0014] 其中，对枯期不断流的河流，其河道横剖面地下水径流量按如下步骤估算：

[0015] 步骤1：通过地质调查确定需要研究的河流深厚覆盖层河段A；

[0016] 步骤2：在选取河段A上游最近位置寻找基岩河段B；

[0017] 步骤3：在枯水期测量河段A各横剖面的地表水径流量，分别为QA1、QA2、…、QAn，其中最小值为QA；

[0018] 步骤4：同时测量河段B各横剖面的地表水径流量，分别为QB1、QB2、…、QBn，其中最大值为QB，QB代表了河道总径流量；

[0019] 步骤5：根据下式计算得到河道横剖面地下水径流量Q：

[0020] Q＝QB－QA。

[0021] 本发明的有益效果如下：采用本发明的流程和计算方法，可以简便而有效地计算河道横剖面地下水径流量，不需要对河道内覆盖层进行大量复杂的地质勘察，并解决山区峡谷地区广泛存在的孤块石架空的紊流状态下的地下水径流量计算问题，也可以用于排泄型河流渗漏量的估算。可以为因大坝建设产生的减脱水河段的地下水补给需水量提供较为准确的参数，避免常规方法计算的生态流量的缺项，保护生态环境。附图说明

[0022] 图1是河道纵剖面示意图；

[0023] 图2是图1中的河流横剖面A示意图；

[0024] 图3是图1中的河流横剖面B示意图。

[0025] 附图标记说明：1-库水位，2-大坝，3-基岩，4-河水位，5-覆盖层。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

[0027] 实施例1：

[0028] 首先看图1，图1展示了本实施例的河道纵剖面示意图。图中可以看到，在河道上游设有一个大坝2，大坝2壅高了水位，因此库水位1高于河水位4。大坝2建在基岩3上。沿河道上游向下游，根据地质不同，划分为河段B和河段A，河段B位于基岩上，即基岩河段B，而河段A上有深厚覆盖层5，则称为河流深厚覆盖层河段A。

[0029] 河段B和河段A所在的河流横剖面分别选择两个代表断面，即代表断面B和代表断面A，两个代表断面的横剖面示意图如图2和图3所示。

[0030] 一、对枯期覆盖层河段断流的河流

[0031] 1.通过地质调查确定需要研究的河流深厚覆盖层河段A；

[0032] 2.在选取河段A上游最近位置寻找基岩河段B，如果河段A上游较近区间不存在基岩河段，可以以覆盖层规模、渗透性和河流比降都较小的河段代替，河段B与河段A之间需避免有地表支流或者大规模泉水等汇入；

[0033] 3.观察河段A的流量变化，在河段A地表水径流刚好消失的时段，测量河段B各横剖面的地表水径流量，分别为QB1、QB2、…、QBn。其中最大值为QB，QB代表了此时刻河道总径流量，也为河道横剖面地下水径流量Q：

[0034] Q＝QB。

[0035] 二、对枯期不断流的河流

[0036] 1.通过地质调查确定需要研究的河流深厚覆盖层河段A；

[0037] 2.在选取河段A上游最近位置寻找基岩河段B，如果河段A上游较近区间不存在基岩河段，可以以覆盖层规模、渗透性和河流比降都较小的河段代替，河段B与河段A之间需避免有地表支流或者大规模泉水等汇入；

[0038] 3.在枯水期测量河段A各横剖面的地表水径流量，分别为QA1、QA2、…、QAn。其中最小值为QA。

[0039] 4.同时测量河段B各横剖面的地表水径流量，分别为QB1、QB2、…、QBn。其中最大值为QB，QB代表了河道总径流量。

[0040] 5.根据下式计算得到河道横剖面地下水径流量Q：

[0041] Q＝QB－QA。

[0042] 当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

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