[实用新型]钻孔振荡式渗透系数取值试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是钻孔振荡式渗透系数取值试验装置，它是通过在含水层布置的钻孔中激发水头变化，实时测量水头随时间的变化规律，利用地下水动力学原理，计算得到不同的含水层介质中渗透系数。属于仪器测试技术领域。

背景技术

渗透系数的确定是地下水资源评价、数值模拟、开发利用、环境保护以及科学管理的基础，通常通过现场抽水试验或压水试验获取。

现场抽水试验即利用抽水设备(如量桶、空气压缩机和水泵)在井孔中产生一定水位降深，记录井孔中水位随时间变化数据，根据地下水动力学理论(如泰斯公式、裘布依公式等)计算得到渗透系数。

抽水试验持续时间长、所需设备及操作人员多、费用高、对场地及井孔要求苛刻且极易对含水层造成污染。现场试验时，多采用测绳来测量动水位，而试验初始阶段水位变化极快，人工测量不可避免的会造成误差，从而降低了计算结果的可靠性。

压水试验方法主要有单孔压水试验法和三段压水试验法。这些试验方法都是通过观测恒定压力条件下压入水量来评价裂隙岩体的透水性能，不能直接计算渗透系数等水文地质参数，信息利用率低。为改变这一状况，国内外不少学者先后提出了一些基于稳定流理论的求参公式，但是压水试验试段短、历时短，只有在极少数情况下才是稳定流，因而求出的渗透系数误差较大。此外，压水试验对场地及设备的要求均较高，可操作性不强。

发明内容

本实用新型的目的旨在通过在含水层布置的钻孔中激发水头变化，实时测量水头随时间的变化规律，利用地下水动力学原理，现场计算得到不同含水层介质中渗透系数。

本实用新型的技术解决方案：其结构是包括水头激发系统、传感器系统和数据采集系统三部分，其中传感器系统的输出/入端与数据采集系统的输入/出端对应相接；将传感器测量到的介质的压力、温度、密度数据通过其输出/入端口传输给数据采集系统；数据采集系统将采集频率通过其输出/入端口传输给传感器；数据采集系统的输出控制端与水头激发系统的控制输入端对应相接；当数据采集系统采集到的压力值和预置的压力相同时，数据采集系统控制水头激发系统释放压力以激发试验。

所述的水头激发系统，其结构是进气管上装有减压阀、进气阀门，进气阀门的出气口接入密封腔体，密封腔体上装有井内压力显示表、电缆线密封口，密封腔体的出气管上装有排气阀门。

所述的传感器系统，其结构是由船用压力传感器、温度采集模块，数据处理传输模块、数字密度传感器和外壳构成。其中船用压力传感器、温度采集模块和数字密度传感器的数据输出端分别与数据处理传输模块的输入端对应相接。所述的船用压力传感器是将采集到的压力信号输入给数据处理传输模块，通过数据处理传输模块进行模数转换，将压力值传输给数据采集系统，进行数据存储，为以后计算渗透系数提供原始数据。

所述的温度采集模块和数字密度传感器，将介质的实时温度和密度的数据通过数据处理传输模块传输给数据采集系统，进行数据存储，为以后计算热传导系数提供原始数据。

传感器系统可测试井孔中介质压力的变化，并将采集到的信号转换为数字信号，传送到数据采集系统。本系统还集成了温度传感器和数字密度传感器，除了测量井孔中压力的变化，还可以测量介质温度和密度。

所述的数据采集系统，其结构包括电源、主机、采集系统数据的输入端口、采集系统数据的输出端口，其中的主机(MSP430)的数据输入端口与采集系统数据输出端口相接；采集系统数据的输出端口与主机的数据输入端口相接。

数据采集系统的功能是采集传感器测量的信号，并将该信号存贮到存贮器或者存贮至与之相连接的计算机设备。

本实用新型的优点：测试数据记录主机取样率达1、2、5、10Hz，满足低K值地层(K值1.0×10^-6cm/s或8.6×10^-4m/d)和高K值地层(2.6×10^-1cm/s或2.2×10²m/d)产生振荡反应的测量需要。实现现场测试，现场处理数据并通过计算机计算得到渗透系数和热传导系数。使用时，用户可将获取测试数据的软件(数据采集软件)安装在笔记本电脑上，实现现场实时测试并记录数据。传感器系统除了压力传感器外，还集成了温度传感器、密度传感器实现一机多用。系统体积小，重量轻，便于携带。整个系统可以存放于手提箱并携带(15kg)。在一个采样周期内高精度测量水位变化以及井内水温等参数，水位测量精度为3‰-5‰。测量数据可通过U盘读写和删除。

附图说明

附图1是本实用新型的的结构示意图