[发明专利]一种低渗透性含水层渗透系数参量的测量装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及水文地质环境参数的测量领域，具体涉及一种低渗透性含水层渗透系数参量的测量装置及其方法。

背景技术

目前用于获取渗透系数参量的常规试验方法有抽水试验和注水试验，这两种试验方法基本上都是应用于渗透系数较大的含水层，如碎石土、砂等。

常规抽水试验是在选定的钻孔中或竖井中，对选定含水层(组)抽取地下水，形成人工降深场，利用涌水量与水位下降的历时变化关系，测定含水层(组)富水程度和水文地质参数的试验。

注水试验就是往钻孔中连续定量注水,使孔内保持一定水位,通过水位与注水量的函数关系,测定含水层渗透系数。

由于粘土、粉土、含碎石粘土等低渗透性含水层过水能力小、富水性弱、钻孔单位涌水量不大，在这种低渗透性含水层中进行的野外试验效果都不太理想。常规抽水试验，出现“一抽就干”的现象，达不到稳定流的条件。注水试验水位下降非常缓慢或几乎不下降，试验周期很长。因此，在低渗透性含水层进行的试验一直是水文地质勘探中的难点。

在低渗透性含水层中获取渗透系数参量的主要试验方法有：提水试验、室内实验和微水试验。

提水试验就是用小提桶从钻孔里把水提上来，直到孔内没水，然后根据水位上升与时间的关系，计算出渗透系数。提水试验虽然设备简单、操作方便，但是受人为影响因素太大，出水量不易控制，动水位测量不准，导致求取的渗透系数可靠度不高。

室内试验求取的渗透系数参量，因为破坏了含水层的原状结构，受尺度效应影响，与野外试验数据相差非常大，达到数量级的差别。

现在国外针对低渗透性含水层主要采取的是微水试验，其实质是通过瞬时向钻孔注入一定水量(或其它方式)引起水位突然变化，观测钻孔水位随时间恢复规律，与标准曲线拟合确定钻孔附近渗透系数。微水试验对微水测试设备、钻孔成孔工艺、孔径要求较高，在国内还处起步阶段，相关仪器、操作规程等还处于研究阶段。就此，针对低渗透性含水层中如何精确、方便且真实地获取渗透系数参量成为当前对低渗透性含水层的亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简便、出水量稳定、数据精确可靠且实验周期短的低渗透性含水层渗透系数参量的测量装置及其方法。

为实现上述目的，本发明的一种低渗透性含水层渗透系数参量的虹吸测量装置，包括虹吸管、水位测量元件和水量测量元件；

所述虹吸管进水口端伸入待测量稳定水位，所述虹吸管出水口端的高程低于所述待测量的稳定水位标高，所述待测量的稳定水位包括初始的稳定水位、抽水测量中的稳定水位及测量后的稳定水位；

所述水位测量元件配设在虹吸管的进水口端以测量虹吸管进水口端的稳定水位变化；

所述水量测量元件配设在虹吸管出水口端以测量虹吸管出水量。

优选方案为：所述虹吸管选用管道内径为4毫米的虹吸管；

或，所述虹吸管选用PA软管。

优选方案为：所述虹吸管并列设置四路；或者所述虹吸管并列设置六路。

优选方案为：所述水位测量元件选用电测水位计。

引用上述任一权利要求所述的虹吸测量装置的低渗透性含水层渗透系数参量的测量方法，包括如下步骤：

步骤一，确定所述虹吸管的安装位置；

步骤二，安装所述虹吸测量装置；

步骤三，引导虹吸管的初始虹吸；

步骤四，采集虹吸管的位置信息、测量所得的过程参数值，以及时间参数；

步骤五，存储所述测量装置的位置信息、过程参数值和时间参数的对应信息，及位置信息、过程参数值和时间参数；

其中，

步骤一中，虹吸管的安装位置包括具体地理位置和安装深度，所述虹吸管的安装位置根据初始的稳定水位确定，其中初始的测定稳定水位的埋深为L，其中 L＜10米；

步骤二中，根据测量的初始的稳定水位，将虹吸管进水口端和配设的水位测量元件伸入待测量的稳定水位，其中所述虹吸管的出水口端的高程低于待测量的稳定水位的标高；

步骤四中，测量所得的参数值包括：待测量的稳定水位的水位值、所述虹吸管出水量及其对应的时间参数。

进一步地，步骤三中，所述引导初始虹吸包括：向虹吸测量装置的虹吸管内注满水，至虹吸管内没有空气且富有余压，引导初始虹吸。

进一步地，步骤四中，所述待测量的稳定水位的水位值包括波动数值和稳定数值；

所述波动数值为一小时内的水位高程的波动为△S，所述△S为大于0.1米；