[发明专利]实时监测海水入侵-地下水位-土壤盐渍化的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实时监测海水入侵-地下水位-土壤盐渍化的系统及方法，属于自然灾害监测预警领域。

背景技术

海水入侵，是由于陆地地下淡水水位下降而引起的海水浸染地下淡水层的一种环境地质恶化现象。海水入侵过程中盐分通过毛细作用力积聚到土壤表层就会造成土壤盐渍化。当地下水位比较浅，大量的水分蒸发导致盐分在土壤中积聚，也可导致土壤的盐渍化。海水入侵的过程、土壤盐渍的过程，经常伴随着地下水位的变化。三者的产生与发展过程都相互影响，密不可分。发生海水入侵和土壤盐渍化后会造成水质恶化，灌溉用水源地减少、土壤生态系统失衡，耕地资源退化，自然生态环境恶化，从而影响工农业生产以及人口素质和社会稳定。

目前对于海水入侵、地下水位、土壤盐渍化的监测多为单目的性监测，即一种方法只能监测上述三种现象中的一种，而不能同时监测三个指标。海水入侵常见的监测方法有：水化学样品采集与实验室分析法，图像处理法与同位素法以及时域电阻率成像法，实验室分析法的实效性比较差，受限因素也比较多，图像处理法和同位素法的缺点在于其污染了海水，造成二次污染，时域电阻率成像法的技术要求高，操作复杂。地下水位常见的监测方法有：设置监测井利用测绳和电表进行人工监测或者利用雷达遥感数据监测。利用监测井监测地下水位的方法效率低、误差大、时效性差，而采用雷达遥感数据监测造价高，较多的用于大范围地区的连续监测。土壤盐渍化的常规监测方法有：包含遥感法和离子色谱法。遥感法具有监测滞后性，无法进行实时监测；离子色谱法适用性差，仅适用于实验室监测。

海水入侵-地下水位-土壤盐渍化三者的发生相互影响，密切相关，然而对于三者的同步监测还少有研究。一种能够原位同步实时监测海水入侵-地下水位-土壤盐渍化的系统及方法对于实时监测及时防控自然灾害有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供了一种实时监测海水入侵-地下水位-土壤盐渍化的系统及方法，以克服现有技术的不足。

本发明技术方案是通过远程、原位、实时、自动地测量土壤一定范围内的电阻率值，根据土壤不同深度电阻率的实时变动判断海水入侵，地下水位和土壤盐渍化是否发生，从而实现三者的原位同步实时自动监测。具体是铸造规格尺寸一定可插拔的尼龙模块以及铜电极环，将其插接组成电阻率测量装置，电阻率测量装置的电极铜环与采集发射装置通过导线相连接，形成现场采集发射装置。现场采集发射装置实时采集土壤中垂向的电阻率，并将信号发射至远程接收分析装置。根据土壤不同深度电阻率的实时变化以及发生海水入侵，地下水位变动和土壤盐渍化的电阻率预警阈值，由软件分析判断三者是否发生，从而原位同步实时监测海水入侵-地下水位-土壤盐渍化过程。

一种实时监测海水入侵-地下水位-土壤盐渍化的系统，包括带有信号接收器的上位机，其特征在于还包括底部和顶部分别设有锥头和采集发射装置的电阻率测量装置；所述的电阻率测量装置包括至少5个中空的可插拔的圆筒状尼龙模块和夹在相邻两个尼龙模块对接缝内的铜电极环；所述的采集发射装置包括通过导线与每个铜电极环连接的内含控制程序的中央控制单元，和与中央控制单元相连的带有发射天线的GPRS模块。

上述电阻率测量装置由5～201个中空的可插拔的尼龙模块和夹在相邻两个尼龙模块的对接缝内的铜电极环插接而成。

为了保证电极之间的间距一致，使测量位置与高程的换算更加方便，每个铜电极环的厚度相同，为0.5～1mm。

为了便于组装并有利于贯入，上述可插拔的尼龙模块可以套置在1根或2根承力轴上，承力轴表面可以带有螺纹，且管腔内浇筑有硫化橡胶，而使尼龙模块、铜电极环以及导线成为整体。

GPRS模块是在900MHz/1800MHz网络环境下的，天线为GSM天线。

所述的上位机作为远程接收分析装置，内含客户端服务程序。

一种利用上述监测系统原位同步实时监测海水入侵-地下水位-土壤盐渍化的方法，包括(1)在海滨地区选取样点；其特征在于还包括以下步骤：

(2)对上述样点取土样，测定该土样在海水饱和、淡水饱和以及含盐量为0.3％时的电阻率，作为电阻率测量装置底部、中部和上部的监测预警阈值；

(3)将铜电极环与尼龙模块相互插接而构成电阻率测量装置；

(4)在样点处垂直贯入电阻率测量装置；

(5)通过上位机客户端服务程序设置采集参数，并启动实时自动监测；

(6)通过GPRS模块将电阻率信号实时传至上位机；