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⑵ 地下水水量
地下水水量監測主要是測量地下水(或地下熱水)孔(井)及泉的水量。方法主要有容積法、堰測法、差壓法、葉輪式孔口瞬時流量計法、噴水鑽孔法、流速儀法和浮標法。
一、容積法
容積法主要使用量水箱、水塔、蓄水池及時鍾等設備。通過記錄量水箱、水塔和蓄水池中水位上升高度及相應的時間t，計算涌水量Q。
Q＝V/t
式中：Q—涌水量(m3/s)；V—容器的體積(m3)；t—裝水相應時間(s)。
1.方法一
主要儀器設備：1m3容積的量水箱、秒錶；
適用條件：涌水量較小，且有管狀引水設備的井(孔)；
使用方法：記錄量水箱水位上升高度及相應的時間t，反復2～3次，取平均值計算涌水量Q；
優缺點：水箱大時較准確，但比較笨重。
2.方法二
主要儀器設備：有水塔、蓄水池和水位觀測設備室，另配計時鍾表等即可；
適用條件：在備有水塔(並有水位標尺)的自備水源井採用；
使用方法：記錄水塔或蓄水池中水位上升高度及上水時間t，計算涌水量Q；
優缺點：這種方法測時短，精度差，反復觀測取其平均值需較長時間。
二、堰測法
使用堰測法時，堰箱水位波動較大，影響觀測精度，所以堰測法只適用於涌水量較大的水文環境。測量過堰水位h時，應在堰口上游≥3h處進行。涌水量Q可以通過觀測過堰水位進行計算獲得，也可以根據水頭高度(即過堰水位)，查堰流量表獲得。
堰測法通過使用三角堰(圖2-10)、梯形堰(圖2-11)和矩形堰(圖2-12)觀測水位並查算表得知涌水量。
圖2-10 三角堰示意圖
B—渠道寬度；b—堰口寬度；p—堰高；h—過堰水位(或水頭高度)
圖2-11 梯形堰示意圖
B—渠道寬度；D—水頭測量斷面；b—堰口寬度；h—過堰水位(或水頭高度)
圖2-12 矩形堰示意圖
B—渠道寬度；b—堰口寬度；p—堰高；h—過堰水位(或水頭高度)
1.三角堰
適用條件：在涌水量較小時採用三角堰；
主要儀器設備：量水三角堰箱；
涌水量計算公式：Q＝
使用方法：觀測過堰水位，計算涌水量Q；或根據水頭高度，查三角堰流量查算表(表2-2)。
表2-1 三角堰法計算公式中系數c值選取表
註：數據來源於中國地質調查局主編的《水文地質手冊(第二版)》(2012)。
表2-2 三角堰水頭高度與流量查算表
續表
註：數據來源於中國地質調查局主編的《水文地質手冊(第二版)》(2012)。
2.梯形堰
適用條件：在涌水量較大時採用梯形堰；
主要儀器設備：量水梯形堰；
涌水量計算公式：
使用方法：觀測過堰水位，計算涌水量Q；或查梯形堰流量查算表(表2-3)。
適用條件：在涌水量很大時採用矩形堰。
3.矩形堰
主要儀器設備：量水矩形堰；
涌水量計算公式：Q＝0.01838×
使用方法：觀測過堰水位，計算涌水量Q；或查矩形堰流量查算表(表2-4，表2-5)。
表2-3 梯形堰水頭高度與流量查算表(堰底寬b＝1m)
續表
註：數據來源於中國地質調查局主編的《水文地質手冊(第二版)》(2012)。
表2-4 矩形堰水頭高度與流量查算表
續表
註：數據來源於中國地質調查局主編的《水文地質手冊(第二版)》(2012)。
表2-5 b＝50cm時矩形堰水頭高度與流量查算表
註：數據來源於中國地質調查局主編《水文地質手冊(第二版)》(2012)。
三、葉輪式孔口瞬時流量計法
設備組成：葉輪式孔口瞬時流量計有探頭部分和儀表部分。探頭部分由葉輪、磁棒、感應線圈組成；儀表部分由表頭、晶體管電路、電源構成。
涌水量(m3/h)＝讀數(格)×格值(不同管徑應預先標定出「管徑-格值關系曲線」)。
適用條件：①適用管徑：儀器的測試范圍取決於葉輪直徑的大小，現試制的葉輪式孔口瞬時流量計，適用於測量3″～6″出水管的瞬時流量；②適用溫度：-10～45℃；③測量誤差：與標准三角堰箱對比，誤差﹤5%；④適用電源：4F45-2型6 V電池3節；⑤質量：約2.5kg；體積：25cm×19cm×11cm。
四、噴水鑽孔法
噴水鑽孔法通過測量套管內徑和水頭噴出高度來計算涌水量：
Q＝396d2h
式中：d—套管內徑(mm)；h—涌水高度(mm)。
由於噴水鑽孔法難以測得准確的水頭噴出高度，所以測量精度較差。
五、流速儀法
流速儀主要有旋杯式流速儀和旋槳式流速儀(圖2-13，圖2-14)。該測量法宜在流量較大的井、泉或測明渠流量時採用。井、泉流量測量，應在井、泉出水口設置明渠，選擇順直的渠段，用流速儀測量斷面上各點的流速，計算水流量。其流量計算公式：
地質環境監測技術方法及其應用
式中：ƒt—測流斷面分割的面積(m2)，由相鄰測線深的平均值與其間水平距離相乘而得；υt—相應部分平均流速(m/s)。
圖2-13 旋杯式流速儀
圖2-14 旋槳式流速儀
六、浮標法
浮標法通過計算水流斷面面積和水流速度的乘積來測量。流量計算公式為
Q＝K×A×V
式中：K—浮標系數；A—水流橫斷面積(m2)；V—水面流速(m/s)。
水面流速計算公式為
V＝L/t
式中：L—上下斷面的距離(m)；t—浮標流經上下斷面經歷的時間(s)。
在井、泉出水口有明渠時，選擇順直的渠段投放浮標；投放浮標數目，視渠道寬度而定。寬度﹤3m時，投放1～2個；寬度為3～5m時，投放2～3個；寬度為5～10m時，每隔3m投放一個；一般河道K＝0.8～0.9；普通渠道水深為0.3～1.0m時，K＝0.55～0.75；長滿草的土渠中，K＝0.45～0.65。
浮標法屬於經驗法，浮標系數K值較難確定，選用經驗數值時，誤差較大。僅適用於沒有其他儀器設備測量水量時，粗略估算涌水量時使用。
七、差壓法
差壓法測定水量主要包括圓缺孔板儀、縮徑管、孔板流量計幾種測量手段(表2-6)。相關查算表及系數值詳見中國地質調查局主編的《水文地質手冊(第二版)》(2012)。
表2-6 差壓法測量地下水流量觀測儀器設備、方法和條件
註：數據來源於中國地質調查局主編的《水文地質手冊(第二版)》(2012)。