[发明专利]一种土壤近地表水流流速测定系统及方法

权利要求书

1.一种土壤近地表水流流速测定方法，其特征在于，所述土壤近地表水流流速测定方法包括以下步骤：

步骤一：将试验槽放置移动式液压升降车之上，坡度范围为0-30°，坡度调节步长为5°；

步骤二：试验土槽全长3m，每1m设置1个近地表水流供水单元，共布设3个供水单元；

步骤三：蠕动泵泵管一端分别插入3根供水管中模拟水流分层运动，泵管另一端分别插入相应颜色的供水容器中；

步骤四：利用照相机每十分钟拍照，记录每一层水流经过时间段内通过的相应距离计算孔隙水流流速，同时测定不同颜色水层的厚度计算达西流速；

步骤五：计算水流流速和达西流速；

所述步骤二具体包括：在3m长的土槽底部填入3cm厚的黏土，压实以模拟不透水层，防止水流渗漏；再将土槽分为1m长的3段后，在每一段的上游端30cm的长度上铺上粒径为1cm的碎石，作为近地表水流供水段；在其下游70cm的长度上，填充2cm厚的黏土，以抬高近地表水流供水段的水位，便于供水；在已经填充好的碎石层和黏土层之上覆盖土工布，之后，分层装填土样；填土完毕后，利用移动式液压升降车将试验槽升至不同坡度，经坡度测定系统测定读数后；打开试验槽下部放水口，静置试验槽直至无明显出水时用标准环刀在坡面上、中、下三个部位分别采样，在试验室中测定土样含水率、容重，采用干土测量法测定土样的比重，计算得到土样孔隙率的基础数据。

2.如权利要求1所述的土壤近地表水流流速测定方法，其特征在于，所述步骤五计算达西流速公式为：

U_D＝AQ/(WH)

其中，U_D代表达西流速，cms^-1；Q代表水流给定流量，Lh^-1；W代表试验槽宽度，cm；H代表水层厚度，cm；A代表单位转换系数。

3.如权利要求1所述的土壤近地表水流流速测定方法，其特征在于，所述步骤五计算土层孔隙水流流速公式为：

V_M＝S/dt；

其中，V_M代表沙层孔隙水流流速，cmh^-1；S代表水流流过的距离，cm；dt代表流过S距离的时间，h。

4.一种如权利要求1所述土壤近地表水流流速测定方法的土壤近地表水流流速测定装置，其特征在于，所述土壤近地表水流流速测定装置设置有：

透明有机玻璃槽；

供水蠕动泵通过供水管连接注水管的一端，所述注水管贴合在所述透明有机玻璃槽的内壁上；

所述注水管的另一端插入近地表水流供水单内，所述近地表水流供水单元的一侧铺有水位平衡单元。

5.如权利要求4所述的土壤近地表水流流速测定装置，其特征在于，所述水位平衡单元、近地表水流供水单元的一侧铺设有黏土防渗层。

6.如权利要求4所述的土壤近地表水流流速测定装置，其特征在于，测量标尺粘结在所述透明有机玻璃槽的侧壁外侧。

7.如权利要求4所述的土壤近地表水流流速测定装置，其特征在于，计时装置粘结在所述透明有机玻璃槽的内侧侧壁上。

8.如权利要求4所述的土壤近地表水流流速测定装置，其特征在于，所述透明有机玻璃槽每1m设置1个近地表水流供水单元，共布设3个近地表水流供水单元；在3m长的透明有机玻璃槽底部填入3cm厚的黏土防渗层。

9.如权利要求4所述的土壤近地表水流流速测定装置，其特征在于，所述透明有机玻璃槽分为1m长的3段后，在每一段的上游端30cm的长度上铺上粒径为1cm的碎石；下游70cm的长度上，填充2cm厚的黏土；

所述水位平衡单元在碎石下游与黏土连接处布设，为20cm×30mm×2mm不锈钢片，上端制成平直的刀刃装，水位平衡单元布置与水槽水流方向垂直。