[實用新型]一種寬量程地下水流速流向測試裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820812793.0
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN208350834U
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 劉學浩;王清;王安禮;王寧濤;黃長生
• 申請（專利權）人: 中國地質調(diào)查局武漢地質調(diào)查中心
• 主分類號: G01P5/10
• 分類號: G01P5/10;G01P13/02
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;陳振玉

本實用新型屬于水文地質參數(shù)測試領域，具體涉及一種寬量程地下水流速流向測試裝置。該測試裝置包括：基于熱擾動技術的地下水流速測定模塊；基于流體力學模型的地下水流速測定模塊；以及，固定所述基于熱擾動技術的地下水流速測定模塊和所述基于流體力學模型的地下水流速測定模塊的箱體。以基于熱擾動技術的地下水流速測定模塊獲取數(shù)據(jù)，根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)測定流速值Vs，流速值Vs的測量范圍為10^?7m/s<Vs<10^?2m/s；以基于流體力學模型的地下水流速測定模塊獲取數(shù)據(jù)，根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)測定流速值Vs，流速值Vs的測量范圍為10^?2m/s<Vs<10²m/s的流速，從而以一套裝置擴展測量量程。

技術領域

本實用新型屬于水文地質參數(shù)測試領域，具體涉及一種寬量程地下水流速流向測試裝置。

背景技術

地下水滲流在水文地質、工程地質、環(huán)境地質諸多領域有廣泛需求。地下水滲流類比為水文地質科學的本構方程，是地下水科學研究的重點。地下水滲流亦常常為工程地質領域地質災害的主要誘因，如滑坡、泥石流、地面塌陷、壩基管涌滲漏。地下水滲流引起土壤溶質運移及水溶性污染物擴散，亦是土壤及地下水污染修復的影響因素。如上所述，作為描述地下水滲流場主要特征參數(shù)，地下水流速流向的實時監(jiān)測意義重大，應用領域廣泛。

傳統(tǒng)的地下水流速流向測試方法存在各種問題，如多井抽水試驗、示蹤法、區(qū)域填圖估算法等，需要通過多口監(jiān)測井聯(lián)測，費時費力、精度差，無法高效精準得到長時間序列的地下水流速流向數(shù)據(jù)、不利于長期自動化監(jiān)測。限于此，前人對新測試方法進行了卓有成效的嘗試與探索，按不同的工作原理分為如下四類：

1)基于離子釋放原理測定地下水流速，如美國專利US4570492，在流動的地下水中周期性釋放已知的電化學離子，通過接收器分析化學離子傳遞的信息得到地下水流速。基于光折射原理測定流速，如美國專利US4063019，光源折射進入流動的地下水，通過圖像數(shù)字轉換器接收折射光源，分析得到地下水流速?；诜派湫灾凶訙y速的方法亦屬于此類工作原理。

2)顯微照相測定地下水流速流向，如美國Geotech生產(chǎn)的AquaVISION，采用視頻管道顯微照相技術對地下水中顆粒物進行顯微照相捕捉，通過統(tǒng)計分析地下水中大量微觀顆粒物，實現(xiàn)地下水的流速、流向及顆粒大小的實時測量。避免使用過多的監(jiān)測井和傳感器，測試速度快，數(shù)據(jù)量大，可重復性好，適用于地下水流速非常低、流速流向較穩(wěn)定的情況。其缺點在于：1.與其它監(jiān)測手段的兼容性差，無法進行數(shù)據(jù)自動采集與二次開發(fā)；2.通過微觀顆粒統(tǒng)計平均得到的地下水流速，其物理意義不明晰，跨尺度應用是否等效于宏觀地下水平均流速值尚值得商榷；3.應用范圍有限，適合層流、地下水流速特別慢、地下水流向較穩(wěn)定的苛刻條件。

3)基于能量場擾動監(jiān)測地下水流速。在流動的地下水中設置多孔介質發(fā)熱裝置人工激發(fā)溫度場，地下水流經(jīng)該區(qū)域時，會對電阻絲形成的穩(wěn)定溫度場造成規(guī)律性擾動，通過周圍布設陣列的溫度傳感器表征該擾動的溫度場，從而得到地下水流速，適用于地下水流速較小的情況。該技術源于1911年美國Carl Thomas教授的開創(chuàng)性工作，通過能源場人工激發(fā)測試地下水流速的技術近五十年以來不斷發(fā)展，如基于多普勒效應的聲波場擾動技術(如US3498127，1970年)、熱敏電阻技術(如US4391137，1983年)、地下水電導率擾動技術(如US5339694，1994年)、基于熱擾動技術(US5412983，1995年)等。但該技術在實際應用中存在井下設備多、監(jiān)測系統(tǒng)線性調(diào)試標定費時費力，測試量程受限等缺陷。