結(jié)構(gòu)和原理是現(xiàn)有技術(shù)中業(yè)已成熟的技術(shù)，此處無(wú)須贅述。
[0031]滲流量的計(jì)算方法原理示意圖如圖1所示，具體步驟為:
[0032](I)、根據(jù)矩形點(diǎn)陣中各測(cè)壓管測(cè)得的地下水位，得到地下透水層內(nèi)的滲流場(chǎng)，求解結(jié)果是如圖1所示的兩組互相正交的曲線:等水位線和流線；
[0033](2)、取兩根相鄰的等水位線，將它們中間的區(qū)域劃分成若干小矩形(如圖1中的陰影區(qū)域)，計(jì)算滲流水在該矩形區(qū)域上沿流線方向的水力坡降:
[0034]矩形區(qū)域的一對(duì)等水位線上水位分別為^和his，沿流線方向的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)is，則通過(guò)該矩形區(qū)域的水力坡降為J = (ha -hffi ) /? ;
[0035](3)、根據(jù)達(dá)西定律，滲流流速V與水力坡降J呈正比，比例系數(shù)k為滲透介質(zhì)材料的固有特性，據(jù)此計(jì)算流速:V = k.J ;
[0036](4)、根據(jù)矩形區(qū)域處透水層的深度H(由附件的測(cè)壓管測(cè)得)以及等水位線的邊長(zhǎng)L7jc，求得過(guò)流斷面面積:A = H.L7jc;
[0037](5)、則流場(chǎng)中通過(guò)矩形區(qū)域范圍的流量為:Q = A.V ;
[0038](6)、重復(fù)以上步驟，將相鄰的兩個(gè)等水位線之間所有小矩形的流量疊加之后即可獲得總流量；
[0039]顯然，分割的小矩形的面積越小，數(shù)量越多，則獲得的相鄰等水位線之間的總流量準(zhǔn)確度越高，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致計(jì)算工作量變大，因此，小矩形的面積要合理分割，確保計(jì)算準(zhǔn)確度的同時(shí)兼顧合理的計(jì)算工作量；
[0040]如果確定的等水位線有η根，則重復(fù)上述步驟(I)?(6)即可計(jì)算出η-l個(gè)結(jié)果(相鄰等水位線組成一組，可以有η-l個(gè)組合)，這些結(jié)果之間可以互相驗(yàn)證，調(diào)整η的大小，加密/離散等水位線間距，可以減小/增大η-l個(gè)結(jié)果之間的差異，提高/降低最終總流量結(jié)果的精確度，同時(shí)相應(yīng)地增加/減少計(jì)算工作量；
[0041](7)、最終流量監(jiān)測(cè)和計(jì)算結(jié)果取η-l個(gè)結(jié)果的平均值。
[0042]綜上，本發(fā)明的方法適用于地下潛水層滲流場(chǎng)的流量監(jiān)測(cè)，徹底突破了傳統(tǒng)的截流集水測(cè)量方法無(wú)法在深厚透水層大壩上應(yīng)用的難題，能夠在地下滲流水無(wú)法引至地表的情況下，測(cè)量滲流場(chǎng)中的地下水位分布情況，對(duì)地下水位進(jìn)行二維流場(chǎng)分析計(jì)算，在獲得流場(chǎng)等勢(shì)線和流線的基礎(chǔ)上，將流場(chǎng)劃分成很多小的矩形單元并算出各自流量，疊加后求得總滲流量，最后還可以通過(guò)均值計(jì)算來(lái)減小監(jiān)測(cè)和計(jì)算結(jié)果的誤差。
[0043]此外，本發(fā)明的流場(chǎng)分析部分還可以通過(guò)可視化編程在電子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，在獲得所需總滲流量的同時(shí)，還可以在計(jì)算機(jī)屏幕上模擬地表以下的滲流場(chǎng)，直觀展現(xiàn)整個(gè)流場(chǎng)中各處的滲流路徑和大小，特別是當(dāng)流量增大時(shí)，易于及時(shí)發(fā)現(xiàn)薄弱地帶，采取針對(duì)性措施。
[0044]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.土石壩滲流量監(jiān)測(cè)及計(jì)算的流場(chǎng)分析法，其特征在于，首先測(cè)量滲流場(chǎng)中的地下水位分布情況，然后對(duì)地下水位進(jìn)行二維流場(chǎng)分析計(jì)算，從而獲得流場(chǎng)的總滲流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土石壩滲流量監(jiān)測(cè)及計(jì)算的流場(chǎng)分析法，其特征在于，地下水位分布情況由測(cè)壓管測(cè)得，測(cè)壓管的布點(diǎn)方式為矩形點(diǎn)陣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的土石壩滲流量監(jiān)測(cè)及計(jì)算的流場(chǎng)分析法，其特征在于，測(cè)壓管的布點(diǎn)原則為:①、順主要的水流方向布設(shè)不少于三排測(cè)點(diǎn)，排間距設(shè)計(jì)合理，保證相鄰兩排之間能夠形成水力坡降；②、每排寬度的確定以能夠基本覆蓋過(guò)流斷面為原則，應(yīng)在左右兩岸壩基開(kāi)挖輪廓線處布置測(cè)點(diǎn)，以便能反映繞壩滲流的影響、每排內(nèi)點(diǎn)間距的確定以相鄰兩點(diǎn)間的水力坡降合理為原則、矩形點(diǎn)陣布置在壩基下游側(cè)接近壩趾部位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的土石壩滲流量監(jiān)測(cè)及計(jì)算的流場(chǎng)分析法，其特征在于，對(duì)地下水位進(jìn)行二維流場(chǎng)分析計(jì)算的具體步驟如下: (1)、根據(jù)各測(cè)壓管測(cè)得的地下水位，得到地下透水層內(nèi)的滲流場(chǎng)，即兩組互相正交的曲線:等水位線和流線； (2)、取兩根相鄰的等水位線，將它們中間的區(qū)域劃分成若干小矩形，計(jì)算滲流水在小矩形區(qū)域內(nèi)沿流線方向的水力坡降:矩形區(qū)域的一對(duì)等水位線上水位分別為1%和his，沿流線方向的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)is，則通過(guò)該矩形區(qū)域的水力坡降為J = (ha -hffi ) /? ; (3)、根據(jù)達(dá)西定律，滲流流速V與水力坡降J呈正比，比例系數(shù)k為滲透介質(zhì)材料的固有特性，據(jù)此計(jì)算流速:V = k.J ; (4)、根據(jù)測(cè)壓管鉆孔時(shí)獲知的矩形區(qū)域處透水層的深度H，結(jié)合等水位線的邊長(zhǎng)L*，求得過(guò)流斷面面積:A = H.L7jc; (5)、流場(chǎng)中通過(guò)矩形區(qū)域范圍的流量為:Q= A.V ; (6)、重復(fù)以上步驟(I)?(5)，將相鄰的兩個(gè)等水位線之間所有小矩形的流量疊加之后即可獲得總流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的土石壩滲流量監(jiān)測(cè)及計(jì)算的流場(chǎng)分析法，其特征在于，還包括步驟(7):等水位線有η根，則重復(fù)上述步驟(I)?(6)即可計(jì)算出η-1個(gè)結(jié)果，最終流量監(jiān)測(cè)和計(jì)算結(jié)果取η-1個(gè)結(jié)果的平均值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的土石壩滲流量監(jiān)測(cè)及計(jì)算的流場(chǎng)分析法，其特征在于，還包括一可視化的電子計(jì)算機(jī)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種土石壩滲流量監(jiān)測(cè)及計(jì)算的流場(chǎng)分析法，首先測(cè)量滲流場(chǎng)中的地下水位分布情況，然后對(duì)地下水位進(jìn)行二維流場(chǎng)分析計(jì)算，從而獲得流場(chǎng)的總滲流量。有益之處在于：本發(fā)明的土石壩滲流量監(jiān)測(cè)和計(jì)算的新方法具體為流場(chǎng)分析法，適用于修建在深厚透水層基礎(chǔ)之上的大壩的壩基潛水層滲流場(chǎng)情況，包括了監(jiān)測(cè)量確定、測(cè)點(diǎn)布置、測(cè)量手段以及成果計(jì)算方法的完整配套，徹底突破了傳統(tǒng)的截流集水測(cè)量方法無(wú)法在深厚透水層大壩上應(yīng)用的難題，方法簡(jiǎn)單且切實(shí)可行。
【IPC分類(lèi)】G06Q50-06, G06F17-50
【公開(kāi)號(hào)】CN104615820
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510048038
【發(fā)明人】潘琳, 凌騏, 宋永占, 周曄, 崔崗, 陳俊生, 周小春, 韓世棟
【申請(qǐng)人】南京南瑞集團(tuán)公司, 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月29日