[發(fā)明專利]地下水徑流探測方法及儀器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610138831.4
• 申請日: 2016-03-12
• 公開（公告）號: CN105700025A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃采倫;王靖;陳超洋;周博文;南茂元
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于地下水探測的物探方法和儀器，特別是一種探測地下水徑流 用的方法和儀器。

背景技術(shù)

地下水徑流又稱地下徑流、地下徑流水，是重力作用下地下水在自然界陸地水循 環(huán)過程中的流動。地下徑流水與降水量、蒸發(fā)量和地表徑流共同組成陸地水均衡，地下徑流 水已成為單獨的陸地水均衡要素。在水均衡式中一般以多年平均值的水層厚度毫米表示， 定量評價中以流量、模數(shù)或總量表征。地下徑流在陸地水循環(huán)中的作用日益被人們認識：① 地下徑流的年際之間的變化遠較地表徑流為小；②地下徑流在一年之內(nèi)的季節(jié)變化也遠較 地表徑流為小；③控制地下水位在合理埋深的上下波動，可以減少蒸發(fā)量和土壤積鹽，增大 地下水在含水層中年內(nèi)或多年中的實際循環(huán)量，“地下儲水介質(zhì)”作為儲存、調(diào)蓄降水和地 表水的作用日益被人們認識，并將得到更好的運用。

地下徑流直接威脅礦山的設(shè)計、采區(qū)的布置及安全生產(chǎn)與建設(shè)，對于水文地質(zhì)條 件較復雜的礦區(qū)，由于地下徑流水造成的水害事故屢見不鮮；因而可靠監(jiān)測地下徑流分布， 為礦井水害預測預報提供依據(jù)，是礦山安全生產(chǎn)的重要課題。堤身滲漏和基礎(chǔ)管涌屬于地 下徑流，是水庫、湖區(qū)防洪工程中出現(xiàn)的兩種最常見也是破壞性最大的地質(zhì)災(zāi)害。水庫、湖 區(qū)堤身滲漏和基礎(chǔ)管涌的產(chǎn)生，除受外在水動力條件的控制外，堤身和基礎(chǔ)的工程地質(zhì)條 件是最重要的因素。就管涌而言，地下水回水造成堤內(nèi)地面涌水一般有三種情況:（1）當?shù)? 下徑流水回水水頭壓力大于蓋層重量時，則蓋層破壞，地下水涌出地面；（2）當蓋層之上有 地表水體時，此時地下徑流水回水水頭壓力大于蓋層重量與水柱壓力之和時，蓋層被破壞， 地下水涌出地面；（3）在管涌層、流土層裸露區(qū)，當?shù)叵聫搅魉厮桓哂诘孛鏁r，地下水涌 出地面。因此，可靠監(jiān)測水庫、湖區(qū)堤壩內(nèi)地下徑流水的活動情況，是防治滲漏、管涌的主要 措施。在經(jīng)濟建設(shè)中，水源是重要的基礎(chǔ)工程，地下徑流水是人類不可缺少的資源，合理開 采和利用地下水資源是當今的重大問題。在城市及地下水已嚴重超采的地區(qū)，要嚴格控制 地下水開采量，應(yīng)嚴禁新建取用地下水的供水設(shè)施，并逐步減少地下水取水量。在西部和北 方水資源短缺的地區(qū)，要合理開采地下水資源，以滿足人民生產(chǎn)、生活的需求，并嚴格限制 高耗水產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在重大投資新建項目中，解決水源問題和了解地下徑流水分布情況是必 需的；為保護生態(tài)環(huán)境、解決缺水地區(qū)的用水問題，合理開采和利用地下水是切實可行的。

無論是找水、防水、還是治水的工程中，都必需找到水的源頭及分布，才能有的放 矢。目前國內(nèi)外地面物探方法找水首推電法，自二十世紀30年代外國人在中國用電法找礦 (水)，直到現(xiàn)在沒有飛躍性進步，其它如采用甚低頻儀測地下磁場隨空間變化的方法，由于 現(xiàn)代通訊的發(fā)達受強大電波干擾很難在城市及郊區(qū)開展。放射性找水，利用天然放射性元 素氟在巖石裂隙中富集造成放射性異常，儀器可測到異常帶，但這個裂隙帶可以是充填的， 張開的，是否有水流動仍然不知，所以與地質(zhì)目測斷層找水差不多，仍然是多解的，失敗的 實例很多。這些方法的共同點是把尋找固體礦產(chǎn)的物探方法應(yīng)用在找地下水上，地面儀器 測量值反映的是地質(zhì)體物性綜合值，屬于靜態(tài)信息，這個物理量所顯示的是地下的那種固 體礦產(chǎn)或地下水全憑解釋者的主觀經(jīng)驗；所以上述方法的找水成功率只有40～50％，其根 源在物探曲線的多解性。這些方法只能夠知道地下是否為低阻區(qū)，至于地下是否有水，水量 有多大，水流速度是多少是無法知道的。能否發(fā)明一種將地下徑流水與地下固體礦產(chǎn)資源 區(qū)分開來的方法及物探儀器，目前國內(nèi)外科技界一直沒有解決，尚無相關(guān)的研究成果和產(chǎn) 品報道。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種地下水徑流探測方法及儀器。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種地下水徑流探測方法及儀器，其特征在于由探測儀器 接收并采集地下水徑流產(chǎn)生的瞬變電磁波信息，通過嵌入式軟件方法提取其中的地下水徑 流特征的主頻和邊頻的幅值與頻率，并據(jù)此定量評估地下水徑流的埋藏深度和儲量大小。

本發(fā)明中，地下水徑流探測儀器包括探針與信號線、前置輸入模塊、信號調(diào)理模 塊、DSP處理模塊，所述前置輸入模塊通過信號線連接兩根插入地表的探針接收地下水徑流 產(chǎn)生的瞬變電磁波信息并傳輸至信號調(diào)理模塊，所述DSP處理模塊接收信號調(diào)理模塊的輸 出數(shù)據(jù)并提取和顯示地下徑流水的特征信息及參數(shù)，還輸出邏輯控制信號至信號調(diào)理模塊 和前置輸入模塊的控制端。