[實用新型]一種以溫度為示蹤劑的地下水流速流向探測裝置

無效

• 申請號: 201020105886.3
• 申請日: 2010-02-01
• 公開（公告）號: CN201716325U
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 梁越;陳建生;陳亮;王宇銘
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01P13/00
• 分類號: G01P13/00;G01P5/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本實用新型涉及的是巖土體地下水流動方向以及地下水流動速度的探測裝置，屬于水文地質參數探測裝置技術領域。

背景技術

現在技術中，常用的地下水流速流向探測方法是鉆孔內的單孔示蹤試驗，是一種基于單孔稀釋理論的流速流向探測方法，在目前地下水流速流向探測中有著廣泛的應用，但是在探測過程中，需要探頭位于鉆孔中央才能準確測量到流速與流向，而由于探頭尺寸與鉆孔大小有著一定的差距，一般在測量過程中都會出現偏心的情況，從而導致測量失真；并且，為了保障測量結果的準確性，單孔示蹤法一般使用放射性同位素作為示蹤劑，放射性同位素的使用會對環境以及試驗人員的健康產生危害。在現有的探測裝置中，裝置的探頭一般較大，以放置所需要的模塊，由于探頭的作用，地下水會因探頭的存在而受到干擾，因此使探測到的結果產生誤差。

發明內容

本實用新型針對現有技術的不足，提出一種以溫度為示蹤劑的地下水流速流向探測裝置。其通過給線狀熱源施加電壓使其發熱，在熱源周圍設置溫度探頭，地下水的流動會帶走熱源發出的熱量，因此，熱源下游的溫度探頭首先探測到溫度的變化，而且探測的溫度值也最高；熱源上游的溫度探頭最后探測到溫度的變化，而且探測到的溫度值也最低。通過各探頭探測到的溫度隨時間的變化，判斷出地下水的流動方向以及地下水的流速大小。該裝置包括一個探測探頭，探頭一端的中心位置設置一根阻值為20歐姆的長直電阻絲，電阻絲兩端與25伏穩壓直流電源相連接；以電阻絲為中心，在周圍半徑為2.5厘米的圓周上等間距設置8個高精度溫度傳感器，溫度傳感器通過信號線與多路數據采集系統相連，數據采集系統通過數據傳輸線與微型計算機相連；微型計算機控制數據的采集頻率和采集模式；利用微型計算機控制電阻絲的供電電源開關。當電源開啟后，每隔一定的時間，控制多路數據采集系統探測一次每個溫度傳感器的溫度值，同時將采集到的溫度數據傳輸至微型計算機，并利用控制軟件自動保存數據。

根據以上的技術方案，可知本實用新型所提供的測量裝置具有下述有益效果：

該裝置通過給電阻施加穩定電壓的方法使電阻絲發熱，可以實現本實用新型中對熱源產生的要求；電阻絲周圍的傳感器可以準確的探測到當熱源開始發熱后，溫度隨時間的變化情況；利用數據采集系統對數據進行采集，并利用微型計算機實現數據自動讀取、自動傳輸與自動存儲。在節約了勞動力的同時，保證了數據采集以及數據分析的精確度，有效地避免了人工操作過程中所產生的人為誤差。該裝置使用的溫度傳感器直徑僅3mm，基本不會對地下水游動產生擾動，使測量得到的數據更加接近真實值。

附圖說明

圖1是本實用新型的理論原理圖；

圖2是本實用新型的結構示意圖；

圖3是本實用新型所述裝置得到的地下水流向判斷圖；

圖4是本實用新型所述裝置得到的地下水流速判斷圖。

具體實施方式

以下將結合附圖，詳細地說明本實用新型的技術方案。

如圖1所示，本實用新型的理論原理圖，根據地下水流動的對流傳熱理論，當熱源發熱以后，地下水帶走熱量，因此在同一圓周上，熱源下游的溫度高于熱源下游的溫度，通過各溫度探頭探測到的溫度高低可以判斷出地下水的流動方向；由于地下水流動的方向性，同一圓周上，熱源下游溫度探頭探測到的溫度變化比熱源上游早，探測到溫度變化的時間差與地下水的流動速度有關，可以確定出地下水流動速度的大小。

如圖2所示本實用新型的結構示意圖，其原理是探頭一端的中心位置設置一根阻值為20歐姆的長直電阻絲，電阻絲兩端與25伏穩壓直流電源相連接；以電阻絲為中心，在周圍半徑為2.5厘米的圓周上等間距設置8個高精度溫度傳感器，溫度傳感器通過信號線與多路數據采集系統相連，數據采集系統通過數據傳輸線與微型計算機相連；利用微型計算機控制電阻絲的供電電源開關。當電源開啟后，每隔一定的時間，控制多路數據采集系統探測一次每個溫度傳感器的溫度值，同時將采集到的溫度數據傳輸至微型計算機，并利用控制軟件自動保存數據。

圖3是運用本實用新型探測裝置獲得的地下水流向判斷原理圖。其工作過程是，通過微型計算機控制電源置開啟狀態，電阻絲開始發熱，同時微型計算機控制數據采集系統利用8個溫度傳感器進行溫度值的探測，在經過一段時間以后，利用同一時刻測量到的溫度值，以溫度值大小為矢量的大小，以熱源到各傳感器的方向為矢量方向，得到8個溫度矢量，將矢量利用平行四邊形定則進行疊加，即得到地下水的流動方向。

圖4是運用本實用新型探測裝置獲得的地下水流速判斷原理圖。其工作過程是，通過微型計算機控制電源置開啟狀態，電阻絲開始發熱，同時微型計算機控制數據采集系統利用8個溫度傳感器進行溫度值的探測，每隔一段的時間記錄下每個傳感器測量到的溫度值，得到各傳感器處溫度隨時間的變化曲線，利用最先開始變化的溫度曲線以及最后開始變化的溫度曲線計算地下水的流動速度。