CN1220862C - 地表径流测量设施及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地表径流测量设施及其测量方法,涉及一种水文测量,尤其涉及地表径流的实地测量。为了解决测流面积与集流设施的矛盾,同时保证测量结果的精确度,本设施由标准池、沉沙池、过滤网、排水管、水表、水龙头、放水闸组成。对中、小雨过程产生的地表径流予以全集流精确计量;对于大、暴雨采用水表动态测量。由于测量设施简单,维护便利,操作性强,因此有着广阔的应用前景。
Description
本发明涉及一种水文测量,尤其涉及地表径流的实地测量。
地表径流测量是水资源量估算、水利工程设计、系统物质循环流计量必不可少的环节。多年来,地表径流的精确测量一直是水文工作者要求解决的问题之一。
地表径流来源于大气降雨,降雨在地带分布有一定的规律。但区域降雨的时间、强度变幅很大,给地表径流的测量带来较大的难度。随着农业发展对水利的要求和对水旱灾害的控制,径流测量已有千年历史。古老的方法是通过流速和过水面,来估测径流量,主要适应于江河和小流域的过境水量的估算;关于地表径流的实地测量是20世纪初起步的。
现今地表径流测量主要有3种方法:
①流量计法,即导引测量地表所产径流通过流量计,对所产径流计量的方法。此法设施简便,就一流量计,便于野外流动作业。但此法只能用于局部小面积某一降雨过程的水土流失估算,在时空上有很大的局限性,并且操作误差难于控制而影响测量的精确度。
②全集流法,即对径流场地表所产径流全部收集计量的方法。此法需要建造标准径流场和集流池设施。其优点是能准确测出一集雨区(径流场)季节或年度时间单位上所产生的径流量。然而全集流计量,它的测量面积受到限制。小面积(999m2以下)或局部测量的代表性有限。大面积(1000m2以上)测量,全集流需要庞大的集流池,而且排水清沙费时费工。
③量水堰测流法,即现在径流场实测普遍采用的,以过堰口水位和流速进行动态计量的方法。其主要设施有:径流场、测流堰、自计水位计。此法的优势在于对地表所产径流的动态自计,但测流堰设计要求高,野外施工很难达到标准。测量过程受诸多外界因素影响(如风速、水位、自计水位计的本身误差等),所取得数据的精准度只有80-85%,数据核算整理无规范标准且十分繁杂。
本发明的目的是设计构建一种实用、操作性强的地表径流测量设施,解决测流面积与集流设施的矛盾,同时保证测量结果的精确度。即要扩充其适应范围,又要保持较强的可操作性。
本发明的目的是这样实现的:
其一,本装备设有标准池,对中小雨过程产生的地表径流予以全集流精确计量。
其二,本装备对于大、暴雨采用水表动态计量,解决了全集流计量的所需庞大集流池的难题。
其三,利用标准池的高位水龙头,在停雨径流减缓后,关闭放水闸,用高位水龙头放水;计量时,可用标准池的水矫正每次雨过程的水表计量误差,得到准确径流数据。
本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果:
①聚积了全集流法和量水堰测流法的优点。与全集流法相比,解决了测流面积与积水设施的矛盾,扩展了测量范围。与量水堰测流法相比。极大地降低了动态计量所产生的误差,保证了测量的精确度。
②简化了测量、计量的操作过程。
③测量设施建造简单、维护便利、操作性强。
下面结合附图详细说明:
图1为本设施构建示意图,其中:1-标准池,2-沉沙池,3-过滤网,4-排水管,4.1-入水口,4.2-出水口,5-水表,6-水龙头,7-放水闸。
本设施是依地表径流的观测,一般采用径流场实测方法而设计的。
由附图所示,本设施由标准池1、沉沙池2、过滤网3、排水管4、水表5、水龙头6、放水闸7组成。标准池1为一方形池;在标准池1的一角处隔离出一小方形池为沉沙池2,沉沙池2的入水和出水处均安装有过滤网3;在标准池1的出水处安装有排水管4,在排水管4上依次安装有水表5、水龙头6、放水闸7;水龙头6为高位水龙头,其高与标准池1相同,其管径设计为排水管4管径的1/3至1/2。
①在测量区外沿选择低位(保证测量区能顺畅地全面集流),钢筋混凝土现浇构筑标准池1和沉沙池2。标准池1和沉沙池2的大小可根据测量面积、当地降雨资料、地貌特征、土壤质地来确定。
②排水管4、水表5大小根据测量要求来确定。
本设施设计构建实施例如下:
①径流场投影面积为1000m2时,标准池1的容积为3m3,沉沙池2的容积为1m3,排水管4的管径为50mm,水龙头的管径为20mm。
②径流场投影面积为10000m2时,标准池1的容积为10m3,沉沙池2的容积为5m3,排水管4的管径为100mm,,水龙头的管径为40mm。
另外,以某坡地径流场为例,其具体构建方法如下;
①坡地径流场下沿整理测量设施的建筑场地3m2,地表低于导流沟出水口2.5m。
②地面用混凝土(500#水泥∶盐沙∶砾石=1∶2∶3)现浇10cm厚,表面水平。在标准池1、沉沙池2的墙基中心线,每隔10cm插上φ6mm钢筋与池墙等高。每20cm用φ6mm钢筋焊接成一体。墙宽20cm用混凝土(500#水泥∶盐沙∶砾石=1∶2∶3)现浇。
③水从导流沟入沉沙池2,入池口长60cm宽20cm,安装孔径1cm的钢筋过滤网3,拦截枯枝落叶及石块。又水从沉沙池2入标准池1,入口长60cm宽20cm,安装孔径0.2cm的钢筋过滤网3以便保持进入标准池1水的清度。
④池墙高1.26m,标准积水高1.0m。沉沙池2标准容积1m3,标准池1标准容积3m3。排水管4管径φ50mm。高位水龙头6高出排水管49mm,出水口径φ20mm。
⑤建含盖整个测流设施的小房。面积3m2,高2.5-3.0m。遮盖雨水和减少蒸发,避免风沙和动物侵入,便于在各种天气情况下操作。
⑥降雨过程有专人观察,及时处理阻滞和排放水。
本测量设施经实地测量应用,结果表明,其设计合理、操作便利、测量结果准确,弥补了现行地表径流测量设施的一些缺陷。
利用本测量设施,其测量方法是:
①径流场实地测量,建造径流场导引集流。
②地表径流收集入沉沙池2,经沉沙处理进入标准池1。
③中、小雨过程有标准池1和沉沙池2对地表长流全收集,以池内收集水高度计算体积,为径流场当次降雨的产径流量。
④强度大、时间长的降雨过程,在高产径流阶段打开放水闸7,以水表5计量。开闸前记下水表读数。雨停径流减缓,适时关闭放水闸7,打开高位水龙头6。地表径流停止后,记下水表5读数,记载标准池1和沉沙池2内收集水的体积。再打开放水闸门7,放出标准池1的积水,记下水表5的读数。以标准池1的水量与水表5计量的偏差作为水表5计量误差,来校正水表5的计量误差。将沉沙池2内收集的雨水泥沙搅拌均匀取样,用烘干法测出水沙比例,计算沉沙池2内收集的雨水泥沙量。标准池1和沉沙池2内收集水量与放水过程水表5记载量之和为径流场当次降雨的产径流量。
⑤每次计量后,放干标准池1积水和清干沉沙池2,关闭放水闸7和高位放水龙头5,待下次测量。
⑥注意测量过程观察,及时清理集流障碍,适时开关放水闸7,记载观测数据。
Claims (2)
1、一种地表径流测量设施,其特征是本设施由标准池(1)、沉沙池(2)、过滤网(3)、排水管(4)、水表(5)、水龙头(6)、放水闸(7)组成;标准池(1)为一方形池;在标准池(1)的一角处隔离出一小方形池为沉沙池(2),沉沙池(2)的入水处和出水处均安装有过滤网(3);在标准池(1)的出水处安装有排水管(4);在排水管(4)上依次安装有水表(5)、水龙头(6)、放水闸(7);水龙头(6)为高位水龙头,其高与标准池(1)相同,其管径设计为排水管(4)管径的1/3至1/2。
2、利用权利要求1所述的地表径流测量设施的地表径流测量方法,其特征是:
①将地表径流收集入沉沙池(2),经沉沙处理进入标准池(1);
②在中、小雨过程时,由标准池(1)和沉沙池(2)对地表长流全收集,以池内收集水高度计算体积,为径流场当次降雨的产径流量;
在强度大、时间长的降雨过程时,在高产径流阶段打开放水闸(7),以水表(5)计量;标准池(1)和沉沙池(2)内收集水量与放水过程水表(5)记载量之和为径流场当次降雨的径流量;
③每次计量后,放干标准池(1)积水和清干沉沙池(2),关闭放水闸(7)和高位水龙头(5),待下次测量。
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