[發明專利]一種地下水流場監測系統及方法

在審

• 申請號: 202110029622.7
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112859184A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 童夏敏;王彤宇;王智國
• 申請（專利權）人: 河北掌慧測控科技有限公司
• 主分類號: G01V3/40
• 分類號: G01V3/40
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張聯群

本發明公開了一種地下水流場監測系統及方法，屬地下水流場監測技術領域。系統包括分別在巖土層和在地下水運移方向埋設的滲透傳感單元、釋水傳感單元、CAN總線數據采集器、通信分站和監測器。將滲透傳感單元和釋水傳感單元設置在地下水通道中，通過CAN總線數據采集器采集這些傳感器的監測數據，利用通信分站將監測數據輸出到監測中心，通過監測器顯示地下水流場的數據，實現對地下水流動態參數的監測，對水資源的保護和利用，以及地下水污染的防控具有重要的意義。

技術領域

本發明涉及一種地下水流場監測系統及方法，尤其是一種適用于地下水滲透和儲存參數的采集和監測系統及方法。

背景技術

地下水監測系統是掌握地下水動態信息、開展地下水管理和保護、實施水資源優化配置和合理開發利用的重要科學基礎。地下水資源較地表水資源復雜，因此地下水本身質和量的變化以及引起地下水變化的環境條件和地下水的運移規律不能直接觀察，同時，地下水的污染以及地下水超采引起的地面沉降是緩變型的，一旦積累到一定程度，就成為不可逆的破壞。我國對地下水的監測非常重視，國土資源部將建成10168個地下水監測點，水利部將建成10298個地下水監測點。但是這些監測點大多采取人工采集水樣進行分析的方法，不能及時掌握地下水的動態信息，國內也有實時監測的地下水監測系統，監測的參數一般比較單一，難以掌握地下水流的動態信息。

發明內容

技術問題：本發明的目的是要克服現有技術中的不足之處，提供一種基于復合傳感器系統的地下水流場動態參數監測的系統，以解決地下水流場滲透和儲存參數的實時監測問題。

技術方案：本發明的一種地下水流場監測系統，包括分別在巖土層和在地下水運移方向埋設的滲透傳感單元、釋水傳感單元、CAN總線數據采集器、通信分站和監測器；所述的滲透傳感單元和釋水傳感單元的輸出端連接CAN總線數據采集器的輸入端，所述的CAN總線數據采集器的輸出端連接通信分站的輸入端，所述的通信分站將監測到的數據輸出到監測中心的監測器，通過監測器顯示出地下水流場的動態參數。

所述的滲透傳感單元包括電導率傳感器和與電導率傳感器相連的水分傳感器。

所述的釋水傳感單元包括由若干不同方向的壓力傳感器組成。

本發明的一種地下水流場監測方法，利用滲透傳感單元和釋水傳感單元作為復合傳感器系統，滲透傳感單元檢測的最終參數是滲透系數，釋水傳感單元檢測的最終參數是釋水系數，具體檢測方法為間接檢測法，即通過組成滲透傳感單元的電導率傳感器和水分傳感器獲得的數據，計算出滲透系數；通過組成釋水傳感單元的壓力傳感器獲得的數據，計算出釋水系數；具體計算方法為：

(1)滲透系數的檢測方法：首先在巖土層某個位置埋設第一組滲透傳感單元的電導率傳感器和水分傳感器，然后在地下水運移方向，距離第一組滲透傳感器埋設地點位置L遠的地方埋設第二組滲透傳感單元的電導率傳感器和水分傳感器，通過監測，如果發現第一組滲透傳感單元的水分傳感器和電導率傳感器開始變化時，測得第一組滲透傳感單元的電導率傳感器的參數為D1，第二組滲透傳感單元的電導率傳感器的參數為D2，并開始計時，接著監測第二組滲透傳感單元的電導率傳感器和水分傳感器，一直監測到第二組滲透傳感單元的水分傳感器和電導率傳感器數據變化趨于穩定且接近于第一組滲透傳感單元的水分傳感器和電導率傳感器數據時，記錄這段時間為t1，所需的滲透系數K則為：

K＝(D2-D1)LM/t1

式中：M為滲透傳感單元埋設區域的含水層厚度，通過地質勘探信息預先獲得的數據；