CN1361411A - 地表径流测量设施及其测量方法 - Google Patents

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

地表径流测量设施及其测量方法

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25m。

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；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的径流量。

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。