[发明专利]测量河道地表水与地下水交换水量的装置及其测量方法

权利要求书

1.一种测量河道地表水与地下水交换水量的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）安装并连接测量装置，所述测量装置包括垂直插入并倒置在河床上的渗流收集筒（1）、下端伸入河床沉积层的测压计（2）、倒置的U形管（11）和水泵（15），所述测压计（2）固定在渗流收集筒（1）内，所述U形管（11）两端分别与渗流收集筒（1）和测压计（2）上端密封连接，所述水泵（15）与渗流收集筒（1）密封连接，通过注射器向U形管内注入空气以及水，当U形管（11）顶端为空气时两端的水位高度差为沉积物上端与下端的水头差；所述渗流收集筒（1）下端与河床表面的距离范围为10-15cm，测压计（2）下端与河床表面的距离范围为5-10cm；所述测压计的进口处布置了一层金属网和一层土工织物（20）；水泵接入一个转子流量计以测量管内实际流量，抽出的水从出水管离开装置；在U形管中注满水，U形管的一端通过第一硅胶管与渗流收集筒相连，U形管的另一端通过第二硅胶管与测压计相连，水泵通过第三硅胶管与渗流收集筒相连，所述水泵出水口与流量计连接，所述流量计另一侧连接出水管；

（2）判断地表水与地下水补排关系；用止水夹夹住第三硅胶管，判断U形管中空气高度时，使用注射器配合长针头将空气注入或抽出U形管使得U形管中空气高度为U形管高度的一半；当所述U形管（11）液面稳定后，比较管两侧液面的高度，若与测压计（2）相连一端的液面高，则此区域为地下水补给地表水，否则为地表水补给地下水；若只判断地表水与地下水补排关系，则跳至步骤（5）；若需测定地表水与地下水交换水量，则继续步骤（3）；

（3）松开第三硅胶管上的止水夹使水流动，使用可调节阀门调节流量，使流量保持在100ml/min~1000ml/min，待转子流量计读数与U形管两侧高度差稳定后，记录流量数值与水头差数值，反复此过程3~5次，使流量范围在100ml/min~1000ml/min，得到一组流量与水头差的数据；使用通过原点的直线拟合得到的流量与水头差数据，得到当地的流量与水头差关系直线；

（4）测量地表水与地下水交换水量；断开第三硅胶管与可调节阀门的连接，用止水夹夹住第三硅胶管，使用注射器配合长针头将空气抽出，再注入植物油，使U形管中植物油高度为U形管高度的一半；当U形管中水油交界面高度稳定时，测量U形管两侧水位差，使用公式计算实际水头差，最后通过读取实际水头差和达西定律推算出实际地表水与地下水交换水量； 其中，为实际水头差，为两侧水油界面高度差，为水的密度，为油的密度；

（5）拆解并清洗设备。