[发明专利]一种地下海水入侵范围与程度的原位自动监测方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于地下勘探技术领域，具体涉及一种地下海水入侵范围与程度的原位自动监测方法及系统。

背景技术

随着工业的发展和人口的增加，沿海城市越来越多的通过开采地下水来满足城市的全部或部分用水需求。但对地下水的过度开采，导致从地面下含水层抽水的速度超过了含水层的天然补给速率，其结果就是含水层中水位下降，致使海水入侵含水层，从而对城市饮用水供应能力造成严重的长期影响。

目前海水入侵的监测技术主要有监测井取样检测法、地球物理方法等。其中监测井取样检测方法费时费力，而且只能监测一个点的数据，不能监测该点垂直方向上的海水分布情况，不能做到实时连续监测；而现有的地球物理方法都采用地面设备，测定地下电阻率或电导率值来间接反映海水入侵的情况，该方法虽然能在一定宏观尺度上反映海水入侵情况，但其缺点是监测需要人力物力较大，监测时间和周期受到限制，不能实现连续实时监测，而且间接数据的解析常常由于地下介质的复杂而变得比较复杂。为了能够原位实时监测海水入侵的程度与范围，实时的提供地下海水入侵状况，需要提供一种进行无源且连续实时地原位监测海水楔形体和侵入沿海含水层的海水状态的方法。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种测定地下海水入侵范围与程度的原位自动监测方法及系统，即提供一种利用测定地层中电导率和电阻率来实时监测海水入侵的方法，本发明的方法及其相关的系统可以实现海水入侵范围与程度的原位实时监测，以弥补现有技术的不足。

本发明的另一个目的是通过监测电导率和电阻率的突变值或者变化范围区间，来作为判断海水入侵的海水/淡水分界线的标准，即通过分析监测点垂向上的电阻率分布图来确定海水/淡水的分界线。

本发明利用监测地层中电阻率垂向分布来确定监测点垂向上的海水入侵范围与程度并判断海水/淡水分界线位置，具体是在温度、含水介质等因素一定的情况下，地下介质中电导率/电阻率值与海水含量存在线性关系，通过埋设电阻率探杆的方式监测地层中电导率/电阻率值，绘制电导率/电阻率垂向分布曲线，分析得出电阻率变化规律，从而结合当地水文地质条件得到监测点垂直方向上的海水入侵范围与程度及海水/淡水分界线位置。

本发明方法的步骤如下：

1)首先根据含水介质中海水浓度和对应的电阻率测量值，并转化为电导率，建立监测区域内相关含水介质内淡水中海水含量与电导率值之间对应的标准曲线，其公式为：

c=Em-EfEs-Ef]]>

其中c为淡水中海水含量的百分比，E_f淡水电导率、E_s海水电导率、E_m淡水海水混合液电导率；

2)根据海水含量与电导率对应关系，确定海水/淡水分界线的电阻率值，作为判别标准；

3)通过电阻率探杆原位测定垂向上各电极点对应的电阻率值，并根据标准曲线各电极点对应的海水浓度，确定海水入侵的范围和程度；并确定海水/淡水分界线位置；其中电阻率探杆的电极间距为2.0cm。

本发明确定的海水/淡水分界线的电阻率标准值为25Ω·m左右。

本发明方法所用的电阻率探杆与中国实用新型专利200820233386.0中所描述的电阻率检测装置的结构基本相同，本发明是对电阻率探杆的电极间距进行选择，对探杆的电极间距进行调整以适应不同的监测需要。本发明选择测量值最准确的电极间距来进行海水入侵程度与范围的现场监测，本发明的监测方法中电阻率探杆的电极间距优选为2.0cm。

本发明的一种地下海水入侵范围与程度自动监测系统，包括有为整个系统供电的电源、控制监测系统工作状态的中央控制装置，与电阻率探杆连接的数据采集装置，其特征在于所述的电阻率探杆埋置于钻孔内部，电阻率探杆采集的电阻率值通过数据发送装置传送至数据接收处理装置，其中电阻率探杆的电极间距为2.0cm。

整个系统由充电电池和/或太阳能电池板联合供电。