[實用新型]一種含水層滲透系數分段測量裝置

有效

• 申請號: 201320057242.5
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN203101229U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 詹瀘成;陳亮;黃德文;趙小龍;趙敬川;羅志琳;雷文
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本實用新型屬于地下水動力學參數測量設備領域，特別涉及一種含水層滲透系數分段測量裝置。

現有地下水動力學參數的測量中測量含水層的滲透系數的方法主要有抽水試驗法、注水試驗法和雙栓塞分段注水法。抽水試驗法、注水試驗法均可分為定流量法和定降深法；定流量法以固定流量抽取測井中的水，根據穩態情況下流量與降深的關系來獲得含水層的滲透系數；定降深法則是保持測井中的水位不變，根據穩態情況下流量與降深的關系來獲得含水層的滲透系數。雙栓塞分段注水法是通過栓塞來密封被注水段，進而自下而上或自上而下對整個含水層進行分段試驗，測量出各分段的滲透系數。

然而，抽水試驗法和注水試驗法一般僅適用于多孔且操作繁瑣、測量成本高，同時由于抽水和注水試驗時容易引起地層內微小顆粒運動而使試驗結果產生較大誤差；而雙栓塞分段注水法盡管操作簡單，然而其雙栓塞的密封效果不好，往往存在漏水的現象，從而導致測量結果誤差更大。

實用新型目的：本實用新型的目的是提供一種操作簡便、測量結果準確的含水層滲透系數分段測量裝置。

技術方案：本實用新型提供的一種含水層滲透系數分段測量裝置，包括冷凍雙栓塞密封裝置、注水裝置、數據采集及處理裝置和電源；所述冷凍雙栓塞密封裝置包括壓力泵和探頭，所述探頭內自下而上設有第一冷凍栓塞層、測量層和第二冷凍栓塞層，所述測量層內設有水壓力測量裝置，所述壓力泵通過耐低溫隔熱導管分別與第一冷凍栓塞層和第二冷凍栓塞層連接，所述測量層的側壁鏤空；所述測量層與注水裝置通過水管互相連接；所述水壓力測量裝置連接并輸出數據至數據采集及處理裝置；所述電源分別與水壓力測量裝置和數據采集及處理裝置連接。

作為優選，所述第一冷凍栓塞層和第二冷凍栓塞層的距離為0.5?2m。

作為另一種優選，所述第一冷凍栓塞層和第二冷凍栓塞層的厚度相同，均為10?20cm；注入冷凍鹽水后，栓塞層膨脹，其直徑和厚度均有明顯增加，從而能夠起到較好的栓塞效果。

本實用新型還提供了一種含水層滲透系數測量方法，包括以下步驟：

（1）通過壓力泵將?10?20℃的鹽水分別注入冷凍雙栓塞密封裝置的第一冷凍栓塞層和第二冷凍栓塞層，使栓塞層充分膨脹并使待測土體內靠近栓塞層的水冷凍，從而使測量層上下密封，使待測土體空間與其他隔離；

（2）通過注水裝置向測量層內注水；從而使測量層內水壓力增大，使水在測量層中向外運動，以測出隨時間變化的水壓力值；

（3）水壓力測量裝置將測得的水壓力數據輸出至數據采集及處理裝置，數據采集及處理裝置根據水壓力數據計算得含水層滲透系數。

（3）水壓力測量裝置將測得的水壓力數據輸出至數據采集及處理裝置，數據采集及處理裝置根據水壓力數據計算得含水層滲透系數。

作為優選，所述鹽水為25%?30%的氯化鈣溶液。

作為另一種優選，所述鹽水的溫度為?15℃。

有益效果：本實用新型提供的含水層滲透系數分段測量裝置結構簡單、操作簡便，該裝置能夠完全密封待測含水層，從而保證了測量結果準確。

圖1是本實用新型的含水層滲透系數分段測量裝置的結構示意圖。

圖2是本實用新型的含水層滲透系數分段測量裝置的操作流程圖。

下面結合附圖對本實用新型的含水層滲透系數分段測量裝置作出進一步說明。

含水層滲透系數分段測量裝置，見圖1至3，包括冷凍雙栓塞密封裝置1、注水裝置2、數據采集及處理裝置3和電源4；冷凍雙栓塞密封裝置1包括壓力泵11和探頭12，探頭12內自下而上設有第一冷凍栓塞層121、測量層122和第二冷凍栓塞層123，測量層122內設有水壓力測量裝置124，壓力泵11通過耐低溫隔熱導管分別與第一冷凍栓塞層121和第二冷凍栓塞層123連接，測量層122的側壁鏤空；測量層122與注水裝置2通過水管互相連接；水壓力測量裝置14連接并輸出數據至數據采集及處理裝置3；電源4分別與水壓力測量裝置14和數據采集及處理裝置3連接。本實用新型中，第一冷凍栓塞層121和第二冷凍栓塞層123的距離為1m，可選地其距離也可以根據需要合理選擇，優選地為0.5?2m。第一冷凍栓塞層121和第二冷凍栓塞層123的直徑相同，均為15cm，可選地其距離也可以根據需要合理選擇，優選地為10?20cm。

使用時，具體包括以下步驟：

（1）將探頭12放入測井中的被測段含水層中；

（2）打開壓力泵11開關及第二閥門6，向第一冷凍栓塞層121和第二冷凍栓塞層123內注入一定量的冷凍鹽水，使栓塞層充分膨脹，關閉第二閥門6，此時栓塞層周圍一定范圍內的水被迅速冷凍；