結(jié)構(gòu)和原理是現(xiàn)有技術(shù)中業(yè)已成熟的技術(shù)，此處無須贅述。
[0031]滲流量的計算方法原理示意圖如圖1所示，具體步驟為:
[0032](I)、根據(jù)矩形點陣中各測壓管測得的地下水位，得到地下透水層內(nèi)的滲流場，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)域的一對等水位線上水位分別為^和his，沿流線方向的邊長為Lis，則通過該矩形區(qū)域的水力坡降為J = (ha -hffi ) /? ;
[0035](3)、根據(jù)達西定律，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(由附件的測壓管測得)以及等水位線的邊長L7jc，求得過流斷面面積:A = H.L7jc;
[0037](5)、則流場中通過矩形區(qū)域范圍的流量為:Q = A.V ;
[0038](6)、重復以上步驟，將相鄰的兩個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確度越高，但同時會導致計算工作量變大，因此，小矩形的面積要合理分割，確保計算準確度的同時兼顧合理的計算工作量；
[0040]如果確定的等水位線有η根，則重復上述步驟(I)?(6)即可計算出η-l個結(jié)果(相鄰等水位線組成一組，可以有η-l個組合)，這些結(jié)果之間可以互相驗證，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，同時相應地增加/減少計算工作量；
[0041](7)、最終流量監(jiān)測和計算結(jié)果取η-l個結(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的流量監(jiān)測，徹底突破了傳統(tǒng)的截流集水測量方法無法在深厚透水層大壩上應用的難題，能夠在地下滲流水無法引至地表的情況下，測量滲流場中的地下水位分布情況，對地下水位進行二維流場分析計算，在獲得流場等勢線和流線的基礎(chǔ)上，將流場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，最后還可以通過均值計算來減小監(jiān)測和計算結(jié)果的誤差。
[0043]此外，本發(fā)明的流場分析部分還可以通過可視化編程在電子計算機上實現(xiàn)，在獲得所需總滲流量的同時，還可以在計算機屏幕上模擬地表以下的滲流場，直觀展現(xiàn)整個流場中各處的滲流路徑和大小，特別是當流量增大時，易于及時發(fā)現(xiàn)薄弱地帶，采取針對性措施。
[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。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，上述實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)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.土石壩滲流量監(jiān)測及計算的流場分析法，其特征在于，首先測量滲流場中的地下水位分布情況，然后對地下水位進行二維流場分析計算，從而獲得流場的總滲流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土石壩滲流量監(jiān)測及計算的流場分析法，其特征在于，地下水位分布情況由測壓管測得，測壓管的布點方式為矩形點陣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的土石壩滲流量監(jiān)測及計算的流場分析法，其特征在于，測壓管的布點原則為:①、順主要的水流方向布設(shè)不少于三排測點，排間距設(shè)計合理，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流斷面為原則，應在左右兩岸壩基開挖輪廓線處布置測點，以便能反映繞壩滲流的影響、每排內(nèi)點間距的確定以相鄰兩點間的水力坡降合理為原則、矩形點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任一項所述的土石壩滲流量監(jiān)測及計算的流場分析法，其特征在于，對地下水位進行二維流場分析計算的具體步驟如下: (1)、根據(jù)各測壓管測得的地下水位，得到地下透水層內(nèi)的滲流場，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)域的一對等水位線上水位分別為1%和his，沿流線方向的邊長為Lis，則通過該矩形區(qū)域的水力坡降為J = (ha -hffi ) /? ; (3)、根據(jù)達西定律，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)此計算流速:V = k.J ; (4)、根據(jù)測壓管鉆孔時獲知的矩形區(qū)域處透水層的深度H，結(jié)合等水位線的邊長L*，求得過流斷面面積:A = H.L7jc; (5)、流場中通過矩形區(qū)域范圍的流量為:Q= A.V ; (6)、重復以上步驟(I)?(5)，將相鄰的兩個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)測及計算的流場分析法，其特征在于，還包括步驟(7):等水位線有η根，則重復上述步驟(I)?(6)即可計算出η-1個結(jié)果，最終流量監(jiān)測和計算結(jié)果取η-1個結(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)測及計算的流場分析法，其特征在于，還包括一可視化的電子計算機。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種土石壩滲流量監(jiān)測及計算的流場分析法，首先測量滲流場中的地下水位分布情況，然后對地下水位進行二維流場分析計算，從而獲得流場的總滲流量。有益之處在于：本發(fā)明的土石壩滲流量監(jiān)測和計算的新方法具體為流場分析法，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情況，包括了監(jiān)測量確定、測點布置、測量手段以及成果計算方法的完整配套，徹底突破了傳統(tǒng)的截流集水測量方法無法在深厚透水層大壩上應用的難題，方法簡單且切實可行。
【IPC分類】G06Q50-06, G06F17-50
【公開號】CN104615820
【申請?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
【申請人】南京南瑞集團公司, 國網(wǎng)電力科學研究院
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月29日