無管埋入式地下水水位及水位變化的自動測量方法
2023-10-20 09:53:07 1
無管埋入式地下水水位及水位變化的自動測量方法
【專利摘要】本發明公開一種無管埋入式地下水水位自動及水位變化的測量方法，屬於地下水水位探測領域。本發明是通過在狹長載體，例如塑料排水板或水位觀測孔套管兩側垂向布置兩條等間距的金屬絲，根據介質導電物理特性，得到水位與電導值的關係曲線及函數，通過測量得到的金屬絲之間的電導值，結合水位與電導值的關係曲線及函數和測量點水體樣本電導率值，計算出相應的水位及其變化。電導數據通過數據採集系統自動採集，並傳輸到計算機。此方法可以方便準確的測量得到水位及其變化數據，具有操作簡單、成本低、精度高以及結果可靠等特點。
【專利說明】無管埋入式地下水水位及水位變化的自動測量方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於水文地質參數探測領域，涉及一種無管埋入式地下水水位及水位變化的自動測量方法。
【背景技術】
[0002]水位反應水體水頭的大小，在地下水動力學、流體力學等相關學科中其具有重要作用，靜態水頭的大小以及長時間內水位的變化數據是研究地下水滲流、堤壩滲流等方面的重要參數，因此，對於水位的測量以及監測具有重要的理論意義與實際意義。
[0003]在目前的研究與實際應用中，水位的測量一般採用傳統的測壓管，同時需要人工讀取水位數據，不可避免會出現誤差，很難實現高頻率、長時間段的水位測量及監測；採用水壓力傳感器測量水位，可以實現高頻率長時間的測量及監測，但是成本較高，而且將傳感器布置在較深的位置時需要較長的電纜，測定數據會有延遲，無法實時反映水位的變化，除了這些，同水位不同濃度的水體的水壓力也不一樣，水壓力傳感器無法反映這一特性，同時水壓力傳感器也需保養維護。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是針對上述【背景技術】的不足，提出了一種無管埋入式地下水水位及水位變化的自動測量方法。
[0005]為了實現以上技 術目標，本發明採取以下技術方案:
無管埋入式地下水水位及水位變化的自動測量方法，通過測量水體的電導值的變化，結合水位與電導值的關係曲線及函數和測量點水體樣本電導率值，得到水位與電導值的關係曲線及函數，計算出相應的水位及其變化，通過數據採集系統接收按一定頻率採集的數據，實現對水位的實時監測,繼而分析水位的變化規律。
[0006]所述無管埋入式地下水水位及水位變化的自動測量方法，包括以下幾個步驟--第一步、將相互平行且距離是固定值L的兩塊極板或圓柱電極，放到被測溶液中，在極板或圓柱電極的兩端加電勢，電勢根據量程調整，防止過量程，然後通過電導儀測量極板間電導，由於水位會變動，兩塊極板或圓柱電極間的電導值不同，電導值隨水位的變化呈線性變化；其中，金屬絲間的電導值G ?C A/L,
式中:G電導值；
A導電截面積；
L電極間距；
第二步、採集測量點的水體樣本並測量電導率值，通過測量兩塊極板或圓柱電極間的電導值並結合水體樣本的電導率值得到地下水的水位，從而得到測量位置處的水位值；所述第一步中，通過在一狹長載體的兩側對稱等間距布置兩根金屬絲。
[0007]所述的狹長載體為塑料排水板或水位觀測孔套管。
[0008]所述的金屬絲為銅絲。[0009]有益效果:
第一、技術方案簡單；只需要兩個金屬絲、數據採集系統以及計算機，通過測量兩根金屬絲之間的電導值，結合電導值與水位的關係曲線就能計算出水位。
[0010]第二、精確度高；電導對水位的變化反應非常敏感，同時採用了高精度的數據採集系統，只要水位有細微的變動，電導值就會有反應。
[0011]第三、可靠耐用成本低；整個方法需要放入到水體中的只有兩根極板或兩根金屬絲，且採用的銅質材料耐腐蝕性較好，數據採集設備均在地面，不會受到損壞。
[0012]第四、適用面廣；此方法採用的金屬絲可以埋入各種狹長載體，例如塑料排水板或水位觀測孔套管，而且金屬絲可以長時間埋入，可以長期使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的操作示意圖；
圖2為不同濃度水體水位與電導值的變化關係曲線；
圖3為測壓管水位值與此方法計算值對比曲線；
其中，1、金屬絲；2、狹長載體。
【具體實施方式】
[0014]以下將結合附圖，詳細闡述本發明具體技術方案。
[0015]水具有導電性，待測水體導電特性的強弱可通過水體電導值反映，而水體電導值的大小與探測電極的間距成反比，與電極間的導電面積成正比，即
G A/L 式中:G電導值 A導電截面積 L電極間距
如圖1所示，本發明一種無管埋入式地下水水位及水位變化的自動測量方法；
包括以下幾個步驟:第一步、將相互平行且距離是固定值L的兩塊極板或圓柱電極，放到被測溶液中，在極板或圓柱電極的兩端加電勢，電勢根據量程調整，防止過量程，然後通過電導儀測量極板間電導，由於水位會變動，兩塊極板或圓柱電極間的電導值不同，電導值隨水位的變化呈線性變化；其中，金屬絲間的電導值G ~ A/L，式中:G電導值;A導電截面積；L電極間距；
第二步、採集測量點的水體樣本並測量電導率值，通過測量兩塊極板或圓柱電極間的電導值並結合水體樣本的電導率值得到地下水的水位，從而得到測量位置處的水位值；進一步的，所述第一步中，通過在一狹長載體的兩側對稱等間距布置兩根金屬絲。
[0016]進一步的，所述的狹長載體為塑料排水板或水位觀測孔套管。
[0017]進一步的，所述的金屬絲為銅絲。
[0018]如圖2所示，為利用此方法測量的不同的液體，分別是I號液體及2號液體對應不同水位時的電導值，建立了它們的關係曲線。從關係曲線可以看出，不同濃度的液體在水位相同時電導值不一樣，即此方法能反映不同濃度液體的真實水位，因為水壓力傳感器只是單純的測定液體的水壓力，在相同水位下不同濃度的液體水壓力不一樣，與真實水位存在誤差。
[0019]測壓管是用來校正及對比電導值計算水位的準確度，測壓管水位一般是真實值，說明電導值計算水位同真實水位基本一致，誤差很小，如圖3所示，結合傳統方法測壓管測得的數據與電導值計算水位建立的對比關係曲線，通過該條曲線可以很清楚直觀的比較得出，兩者數據基本一致，可以知道本發明方法通過電導值計算水位與真實水位誤差很小，精度高，具有很好的應用推廣意義。
【權利要求】
1.無管埋入式地下水水位及水位變化的自動測量方法，其特徵在於，通過測量水體的電導值的變化，結合水位與電導值的關係曲線及函數和測量點水體樣本電導率值，得到水位與電導值的關係曲線及函數，計算出相應的水位及其變化，通過數據採集系統接收按一定頻率採集的數據，實現對水位的實時監測，繼而分析水位的變化規律。
2.根據權利要求1所述無管埋入式地下水水位及水位變化的自動測量方法，其特徵在於，包括以下幾個步驟:第一步、將相互平行且距離是固定值L的兩塊極板或圓柱電極，放到被測溶液中，在極板或圓柱電極的兩端加電勢，電勢根據量程調整，防止過量程，然後通過電導儀測量極板間電導，由於水位會變動，兩塊極板或圓柱電極間的電導值不同，電導值隨水位的變化呈線性變化；其中，金屬絲間的電導值G ?C A/L, 式中:G電導值；A導電截面積；L電極間距； 第二步、採集測量點的水體樣本並測量電導率值，通過測量兩塊極板或圓柱電極間的電導值並結合水體樣本的電導率值得到地下水的水位，從而得到測量位置處的水位值。
3.根據權利要求2所述無管埋入式地下水水位及水位變化的自動測量方法，其特徵在於，所述第一步中，通過在一狹長載體的兩側對稱等間距布置兩根金屬絲。
4.根據權利要求3所述無管埋入式地下水水位及水位變化的自動測量方法，其特徵在於，所述的狹長載體為塑料排水板或水位觀測孔套管。
5.根據權利要求4所述無管埋入式地下水水位及水位變化的自動測量方法，其特徵在於，所述的金屬絲為銅絲。``
【文檔編號】G01F23/24GK103674169SQ201310659732
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】陳亮, 夏兵兵, 高為壯, 趙小龍, 趙敬川, 丁小闖, 胡海星, 吳炫 申請人:河海大學