[發明專利]一種單井地下水滲流流速流向測量方法及測量儀

有效

• 申請號: 201610022157.3
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105676308B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 唐輝明;張俊榮;路桂英;張永權;蔡毅;張雅慧;范志強
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01V9/00
• 分類號: G01V9/00;G01V9/02
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所42214
• 代理人: 劉榮,周宗貴

1.一種單井地下水滲流流速流向測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將細桿、圓盤和擺球順序連接形成擺錘，將擺錘的頂端與支撐裝置活動連接使得擺錘可自由擺動，在支撐裝置上安裝3個以上壓力傳感器，各壓力傳感器處于同一平面上并且沿同一圓周均布，調整壓力傳感器或圓盤位置，使得圓盤位于各壓力傳感器所在平面上并且各壓力傳感器所圍區域與圓盤間隙配合，隨后將支撐裝置置于地下水水流中；

(2)測量擺錘圓盤與水平面的傾斜角θ、擺錘的方位角和各壓力傳感器的方位角，接收各壓力傳感器的壓力信號并計算壓力傳感器的合力矢量F₁，計算擺錘的重力在各壓力傳感器所在平面上的分力矢量F₂，計算公式為F₂＝mg*sinθ，其中m為擺錘的質量，g為重力加速度，將合力矢量F₁與分力矢量F₂合成得到合力矢量F₃，通過擺錘的方位角和各壓力傳感器的方位角得到合力矢量F₃的方位角，合力矢量F₃的方向的反方向即為地下水滲流流向；

(3)通過合力矢量F₃計算地下水滲流流速v，計算公式為：

v=2F3CF0A]]>

其中，為已知的地下水總阻力系數，A為擺球的最大橫截面積。

2.根據權利要求1所述的單井地下水滲流流速流向測量方法，其特征在于：步驟(1)中沿豎直方向開挖測試井，在測試井的井壁上鋪設反濾層，將支撐裝置置于測試井的地下水水流中。

3.根據權利要求1所述的單井地下水滲流流速流向測量方法，其特征在于：步驟(1)中在支撐裝置上安裝3個壓力傳感器。

4.一種用于權利要求1所述測量方法的測量儀，其特征在于：包括控制器和滲流探測器，所述滲流探測器包括外殼、上隔板、測斜集成傳感器、擺錘和3個以上與控制器電性連接的壓力傳感器，外殼內腔通過上隔板分隔為圓柱狀的滲流腔和位于滲流腔上方的測斜腔，測斜集成傳感器安裝于測斜腔中并且與控制器電性連接，擺錘和3個以上壓力傳感器均安裝于滲流腔中，所述擺錘由細桿、圓盤和擺球順序連接構成，細桿的頂端與上隔板的中心活動連接，滲流腔下部的腔壁中開設有2個以上與滲流腔連通的導流孔，擺球的位置與導流孔相對，各壓力傳感器均布于滲流腔的腔壁上并且均位于圓盤所在平面上，所述圓盤的直徑小于滲流腔的腔徑，圓盤與各壓力傳感器所在腔壁間隙配合，外殼的頂端連接有擺繩。

5.根據權利要求4所述的測量儀，其特征在于：所述滲流腔中設有下隔板，滲流腔的底端呈錐形，下隔板位于滲流腔的錐形端部上，導流孔開設于下隔板與圓盤之間的滲流腔腔壁中。

6.根據權利要求4所述的測量儀，其特征在于：所述細桿的頂端與上隔板的中心通過細繩連接。

7.根據權利要求4所述的測量儀，其特征在于：所述導流孔的分布區域的高度不小于擺球的直徑。

8.根據權利要求4所述的測量儀，其特征在于：滲流腔中安裝有3個壓力傳感器，3個壓力傳感器沿周向均布。

9.根據權利要求4所述的測量儀，其特征在于：所述測斜集成傳感器包括三軸加速度計、三維電子羅盤A和三維電子羅盤B。

10.根據權利要求4所述的測量儀，其特征在于：測量儀還包括與控制器電性連接的供電組件，供電組件包括供電電源和電源開關，測斜集成傳感器和各壓力傳感器均通過線纜與控制器和供電組件電性連接。