[发明专利]一种保水采煤中地下水位埋深上限阈值的确定方法

权利要求书

1.一种保水采煤中地下水位埋深上限阈值的确定方法，其特征在于，所述保水采煤中地下水位埋深上限阈值的确定方法包括：

求取土壤水分特征曲线参数：通过砂性漏斗法测定土壤脱湿条件下的吸力-含水率关系，再利用RETC软件确定土壤水分特征曲线的参数，包括残余含水率θ_r、饱和含水率θ_s、进气值的倒数α、形状参数n；

计算地下水毛细作用对应的两个特征基质吸力：即进气吸力值h_b和残余含水率对应的基质力值h_max，可通过土壤水分特征曲线的参数计算确定；

计算地下水与表土层之间液态水力联系断裂时的最小地下水位埋深L_G＝Δh_cap＝h_max-h_b，L_G即为保水采煤中地下水位埋深上限阈值。

2.如权利要求1所述的保水采煤中地下水位埋深上限阈值的确定方法，其特征在于，所述保水采煤中地下水位埋深上限阈值的确定方法进一步包括：

步骤一，在地表下0-100cm范围内，每隔10cm采一个土样，土壤样品总量不少于10cm³；

步骤二，将步骤一中采集的土壤样品搅拌均匀，采用砂性漏斗测量在脱湿过程中的水头差和排水体积，并记录数据；

步骤三：实验结束后测定砂型漏斗中的土壤含水率，由此根据步骤二中记录的各次排水量计算出实验过程中各次的土壤含水率，从而得出土壤吸力与含水率的对应关系；

步骤四，将步骤三所得数据与水分特征曲线方程进行拟合，得到土壤水分特征曲线参数；

步骤五，通过土壤水分特征曲线方程求取进气吸力值h_b和残余含水率对应的基质吸力值h_max；

步骤六：计算地下水与表土层之间液态水力联系断裂时的最小地下水位埋深，L_G＝Δh_cap＝h_max-h_b，L_G即为保水采煤中地下水位埋深上限阈值。

3.如权利要求2所述的保水采煤中地下水位埋深上限阈值的确定方法，其特征在于，步骤二中脱湿过程包括：将砂性漏斗出水口下降ΔH₁，等稳定后记录排水体积ΔW₁，逐级降低出水口，分别记录下降高度ΔH_i和对应的排水体积ΔW_i(i＝1,2,3…n)，直至脱湿过程结束；脱湿过程结束后实测砂性漏斗中土壤含水率θ_n，再依次计算出实验过程中各次的土壤含水率，即(i＝1,2,3…n)，从而得出土壤吸力与含水率的对应关系。

4.如权利要求2所述的保水采煤中地下水位埋深上限阈值的确定方法，其特征在于，步骤四中水分特征曲线采用van Genuchten方程，表达式为：

θ_r和θ_s分别为残余含水率和饱和含水率，α是进气值的倒数，n是形状参数，Θ是饱和度，参数拟合采用RETC软件。

5.如权利要求2所述的保水采煤中地下水位埋深上限阈值的确定方法，其特征在于，步骤六中所述地下水与表土层之间液态水力联系断裂是指土壤中向上的毛管水流被重力和粘滞力所限制，地下水与表土层之间的水力连续无法保证，使土壤剖面上的饱和度不连续,此时最小地下水位埋深的表达式为：

L_G＝Δh_cap＝h_max-h_b

其中h_max为残余含水率对应的基质吸力cm，h_b为进气值cm；

进一步地，步骤六中所述表土层是指土壤表面厚度与土壤平均粒径相当的土层。

6.一种终端，其特征在于，所述终端至少搭载实现权利要求1～5任意一项所述保水采煤中地下水位埋深上限阈值的确定方法的处理器。