[發明專利]一種監測河岸帶潛流交換速率的裝置及其監測方法

有效

• 申請號: 201811296887.8
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109632575B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 任杰;王大博;楊杰;張文兵;陳建琪
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00;G01D21/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 杜娟

1.一種監測河岸帶潛流交換速率的方法，其特征在于，采用如下一種監測河岸帶潛流交換速率的裝置進行監測：

一種監測河岸帶潛流交換速率的裝置，包括有PPR管監測井(1)，所述PPR管監測井(1)底端設置有與PPR管監測井(1)固定連接為一體的底部圓錐(2)，所述PPR管監測井(1)側壁上均勻開設有多個位于一列的交換孔(3)，所述PPR管監測井(1)頂端固定連接有數據采集器裝置，所述數據采集器裝置下方還固定連接有位于PPR管監測井(1)內的下端圓柱管體(4)，所述下端圓柱管體(4)的外壁下端設置有壓力傳感器(5)，所述下端圓柱管體(4)外壁上且位于壓力傳感器(5)上方還均勻設置有多個溫度傳感器(6)，所述壓力傳感器(5)和溫度傳感器(6)分別通過數據線連接所述數據采集器裝置，所述壓力傳感器(5)和溫度傳感器(6)與所述數據采集器裝置的數據線包裹在所述下端圓柱管體(4)內部；

所述數據采集器裝置包括有設置在所述PPR管監測井(1)頂端的頂部圓柱殼體(7)，所述下端圓柱管體(4)固定在頂部圓柱殼體(7)底部，所述頂部圓柱殼體(7)內設置有依次通過導線連接的智能數據采集器(8)、遙控接收開關(9)和蓄電池(10)，所述頂部圓柱殼體(7)的側壁上設置有防水充電插孔(11)，所述防水充電插孔(11)通過導線連接蓄電池(10)，所述防水充電插孔(11)上插接有太陽能電池板(12)；

所述智能數據采集器(8)包括有儲存卡(14)以及與儲存卡(14)通過導線連接的無線通信模塊(15)，所述無線通信模塊(15)通過無線連接的方式連接有云端服務器(16)，所述云端服務器(16)通過無線連接的方式連接有用戶終端(17)；

還包括與所述遙控接收開關(9)通過無線連接的遙控發射器(19)；

利用上述一種監測河岸帶潛流交換速率的裝置進行監測河岸帶潛流交換速率的方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，首先在河岸選定合適的斷面，然后在選定的河岸斷面選定需要監測的位置點，并用水準儀確定其高程，再根據選定的位置點的高程豎直打監測孔；

步驟2，將一種監測河岸帶潛流交換速率的裝置放入濾網套中，然后將濾網套頂部通過細鐵絲固定，然后將裝入濾網套的一種監測河岸帶潛流交換速率的裝置放入監測孔，保持裝置豎直，再在裝置和監測孔之間的空隙用細沙填實；

步驟3，通過遙控發射器(19)開啟遙控接收開關(9)，整體裝置通電開始工作，用戶通過用戶終端(17)使用互聯網登錄服務器，遠程下載水壓力數據和水溫數據；

步驟4，根據下載的水溫數據用VFLUX和MATLAB計算河岸帶的潛流交換速率，根據水壓力數據計算水位數據，根據水位數據判斷河岸帶潛流交換是飽和帶或非飽和帶。

2.根據權利要求1所述的一種監測河岸帶潛流交換速率的方法，其特征在于，所述步驟3具體為：將裝置放入監測孔后，地下水慢慢經交換孔(3)入滲到PPR管監測井(1)內，然后通過遙控發射器(19)開啟遙控接收開關(9)，整體裝置通電開始工作，蓄電池(10)開始為智能數據采集器(8)、溫度傳感器(6)和壓力傳感器(5)供電；溫度傳感器(6)和壓力傳感器(5)開始記錄地下水水位和水溫變化，然后將數據實時傳輸給智能數據采集器(8)，智能數據采集器(8)內的儲存卡(14)儲存溫度傳感器(6)和壓力傳感器(5)記錄的數據并傳遞給無線通信模塊(15)，然后無線通信模塊(15)通過GPS網絡將數據上傳到云端服務器(16)，待裝置工作一段時間后，用戶通過用戶終端(17)使用互聯網登錄服務器，遠程下載水壓力數據和水溫數據；

所述步驟4具體為：用戶通過安裝VFLUX程序到軟件MATLAB中，對監測溫度數據進行歸一化，并導入到VFLUX程序當中，運行VFLUX format，以創建格式化的數據結構，運行VFLUX，求解河岸帶潛流交換速率；

根據下載的水壓力數據，通過液體壓強公式計算得出水位，由水位區分河岸帶潛流交換飽和帶和非飽和帶，水位以上為非飽和帶，以下為飽和帶。

3.根據權利要求1所述的一種監測河岸帶潛流交換速率的方法，其特征在于，所述頂部圓柱殼體(7)內設置有圓柱盒(13)，所述智能數據采集器(8)、遙控接收開關(9)和蓄電池(10)均設置于所述圓柱盒(13)內部。

4.根據權利要求1所述的一種監測河岸帶潛流交換速率的方法，其特征在于，所述PPR管監測井(1)頂端的固定設置有連接件(18)，所述下端圓柱管體(4)固定在連接件(18)底部，所述頂部圓柱殼體(7)固定在連接件(18)頂部。