[发明专利]一种以温度为示踪剂的地下水流速流向探测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是岩土体地下水流动方向以及地下水流动速度的探测方法以及探测 装置，属于水文地质参数探测方法及探测装置技术领域。

背景技术

现在技术中，常用的地下水流速流向探测方法是钻孔内的示踪试验，有多孔示踪试 验与单孔示踪试验等。多孔示踪试验一般包括一个投源孔与若干个监测孔，在投源孔内 投入示踪剂，在监测孔内监测示踪剂浓度的变化，由于孔的数量较多，所以试验成本高， 试验周期长；对于单孔示踪试验，是一种基于单孔稀释理论的流速流向探测方法，在目 前地下水流速流向探测中有着广泛的应用，但是在探测过程中，需要探头位于钻孔中央 才能准确测量到流速与流向，而由于探头尺寸与钻孔大小有着一定的差距，一般在测量 过程中都会出现偏心的情况，从而导致测量失真；并且，为了保障测量结果的准确性， 单孔示踪法一般使用放射性同位素作为示踪剂，放射性同位素的使用会对环境以及试验 人员的健康产生危害。在现有的探测装置中，装置的探头一般较大，以放置所需要的模 块，由于探头的作用，地下水会因探头的存在而受到干扰，因此使探测到的结果产生误 差。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种以温度为示踪剂的地下水流速流向探测方 法。其通过给线状热源施加电压使其发热，在热源周围设置温度探头，地下水的流动会 带走热源发出的热量，因此，热源下游的温度探头首先探测到温度的变化，而且探测的 温度值也最高；热源上游的温度探头最后探测到温度的变化，而且探测到的温度值也最 低。通过各探头探测到的温度随时间的变化，判断出地下水的流动方向以及地下水的流 速大小。

为实现以上技术目标，本发明采取以下技术方案：

一种利用温度作为示踪剂的地下水流速流向探测方法，包括以下步骤：(1)、取线 状热源，两端与稳压直流电源相连接；(2)、以热源为圆心，在同上圆周上等间距的设 置若干个温度探头，探头数量不少于4个；(3)、接通热源供电开关使热源开始发热； (4)、热源开始发热后即开始记时，并每隔一定时间记录每个温度探头探测到的温度值； (5)、利用地下水流影响下的温度场分布特点，判断地下水的流动方向；(6)、利用探 测到的温度变化与时间的关系，计算得到地下水的流动速度。

根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果：

1.本发明利用温度为示踪剂进行地下水流速流向的探测，不会对环境造成 污染，也不会对操作人员的健康产生危害，且造价低廉，容易实现；

2.利用本发明的探测方法进行参数探测时，不需要与钻孔中心完全对应即 可准确测得地下水的流速流向，具有更广泛的适用性；

3.本发明基于地下水流速的对流传热模型，温度分布具有很好的规律性与 稳定性，使探测结果准确，且重复性好；

4.本发明采用高精度温度传感探头，温度测量准确，测量结果精度有很好 的保证。

本发明的另一个技术目的是提供一种实现上述地下水流速流向探测的探测装置，其 包括一个探测探头，探头一端的中心位置设置一根阻值为20欧姆的长直电阻丝，电阻 丝两端与25伏稳压直流电源相连接；以电阻丝为中心，在周围半径为2.5厘米的圆周 上等间距设置不少于4个高精度温度传感器，温度传感器通过信号线与多路数据采集系 统相连，数据采集系接通过数据传输线与微型计算机相连；利用微型计算机控制电阻丝 的供电电源开关，电源开启后，每隔一定的时间，控制多路数据采集系统探测一次每个 温度传感器的温度值，同时将采集到的温度数据传输至微型计算机，并利用控制软件自 动保存数据。

根据以上的技术方案，可知本发明所提供的测量装置具有下述有益效果：

该装置通过给电阻施加稳定电压的方法使电阻丝发热，可以实现本发明中对热源产 生的要求；电阻丝周围的传感器可以准确的探测到当热源开始发热后温度随时间的变化 情况；利用数据采集系统对数据进行采集，并利用微型计算机实现数据自动读取、自动 传输与自动存储，节约了劳动力的同时，保证了数据采集以及数据分析的精确度，有效 地避免了人工操作过程中所产生的人为误差。该装置使用的温度传感器直径仅3mm，基 本不会对地下水游动产生扰动，使测量得到的数据更加接近真实值。

附图说明

图1是本发明所述探测方法的流程图；

图2是本发明所述探测方法的原理图；

图3是本发明所述探测装置的原理图；