[发明专利]一种用于水沙界面水流通量测量的渗流仪及测量方法

说明书

本发明公开了一种用于水沙界面水流通量测量的渗流仪及测量方法，包括渗流收集筒，渗流收集筒通过金属插入棒固定于水域底质之中，连接弯管连接渗流收集筒出水口与长连通管，长连通管另一端穿过收集袋保护箱的固定口后与T型连通管相连，T型连通管两个收集出水口分别通过磁吸式接口与渗流收集袋连接。本发明在保证置于岸边的渗流收集袋与置于待测区域河湖底质之中的渗流收集筒的出水口有着相同水头的前提下进行测量，在测量时间内渗流收集袋变化的重量即为被测区域在该时间段内的水沙界面水流量。同时，能够连续测量，节约时间，能适应急流环境，测量结果准确可靠。本发明填补了测量水沙界面水流通量的仪器设备的空白，应用前景十分广阔。

技术领域

本发明涉及地表水和地下水水量交换技术研究领域，特别是一种用于水沙界面水流通量测量的渗流仪及测量方法。

背景技术

目前地下水和地表水的水量交换成为了水生生态领域中的一个热点问题，对地表水-地下水水量交换准确的捕获，将有利于增进了解水沙交界面附近物理、化学和生物之间相互动态响应过程。

当前，与地表水-地下水交换相关的研究重点集中在山区河流、平原河流以及河口等区域的水沙界面上。这类水沙界面区通常有较高的生物化学梯度，进而对河流系统的生态结构起着重要的调控作用。

研究揭示，水沙交界面附近包含多样化的、丰度很高的生物活性反应区，其常常控制着水域生物生产力和生态过程。不仅如此，这类生物活动过程对水体中污染物质的迁移转换也有着重要的影响。因此，能否有效获取水沙界面水流通量成为准确理解水沙界面生物生态过程的重要制约因素。

由于水沙界面上水流过程的复杂性以及实际水下测量的不确定性，用于定量化测量水沙界面水流通量的装置还极为少见。存在的主要原因分析如下：

1.由于水域底质组成复杂，轻微的扰动即可能造成测量区域水体浑浊，从而影响测量结果和所收集的水的水质。

2.部分河床主要由粒径较大的砾石组成，现有的水沙界面水流通量测量装置较难插入底质之下，导致测量过程中河、湖水进入装置中，影响测量结果。

3.由于水沙界面水流过程较为复杂，某些区域是地表水体补给地下水体，而某些区域则是地下水补给地表水，当前的测量装置难以快速辨别水沙界面水流的补排关系，因而也给后续的测量带来了一定的难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种用于水沙界面水流通量测量的渗流仪，该用于水沙界面水流通量测量的渗流仪在保证置于岸边的渗流收集袋与置于待测区域河湖底质之中的渗流收集筒的出水口有着相同水头的前提下进行测量，在测量时间内渗流收集袋变化的重量即为被测区域在该时间段内的水沙界面水流量。同时，测量结果精确、适用于多种水域且操作简便。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于水沙界面水流通量测量的渗流仪，包括渗流收集筒、金属插入棒、长连通管、收集袋保护箱、T型连通管和渗流收集袋；其中，渗流收集筒、长连通管、收集袋保护箱、T型连通管和渗流收集袋均采用透明材料制成。

渗流收集筒的上部封闭，下部敞口；渗流收集筒的上部设置有出水口。

渗流收集筒的横截面为纺锤形，且纺锤形具有长轴和短轴两个对称轴。

纺锤形包括两个短圆弧、两个直线段和四个长圆弧；两个短圆弧对称设置在长轴的两端，两个直线段对称设置在短轴的两端；四个长圆弧的一端分别与短圆弧相切连接，四个长圆弧的另一端分别与对应的直线段相切连接。

渗流收集筒底部竖直设置有若干根所述金属插入棒，每根金属插入棒均为实心圆锥体，且圆锥尖端朝下。

收集袋保护箱为敞口设置，收集袋保护箱的其中一个侧壁上设置有固定口。