[发明专利]一种负压条件下地下水位的可视化测量装置与测量方法

权利要求书

1.一种负压条件下地下水位的可视化测量装置，其特征在于：包括透水管，所述透水管为中空结构，全段埋于土中，透水管下端设有底盖，透水管上端设有顶盖，透水管侧壁全面设有渗透孔，透水管侧壁外部包裹土工滤布，测量时顶盖埋设在密封膜之下；浮块位于透水管内部，透水管内侧壁纵向至少设置一条凹槽轨道，一滑轮嵌入所述凹槽轨道内，所述滑轮与浮块固定连接；凹槽轨道中的一条设有刻度，刻度以透水管上端为零点，带有光源的高清摄像头、指标针固定于浮块上端，所述带有光源的高清摄像头与指标针方向一致，均指向设有刻度的轨道；外接显示装备位于透水管外，测量时通过导线与带有光源的高清摄像头连接。

2.根据权利要求1所述的负压条件下地下水位的可视化测量装置，其特征在于：所述凹槽轨道总数为四条，沿透水管的内壁圆周每隔90度设置一条，与凹槽轨道相对应滑轮为四个。

3.根据权利要求2所述的负压条件下地下水位的可视化测量装置，其特征在于：所述四个滑轮设置高度相同。

4.根据权利要求1所述的负压条件下地下水位的可视化测量装置，其特征在于：所述导线通过固定导线接口固定于顶盖，所述固定导线接口位于顶盖中央，透水管与顶盖之间密封连接。

5.根据权利要求1所述的负压条件下地下水位的可视化测量装置，其特征在于：所述透水管直径为90mm-100mm。

6.根据权利要求1所述的负压条件下地下水位的可视化测量装置，其特征在于：所述浮块高度为20-25cm，直径为80-90mm。

7.根据权利要求1所述的负压条件下地下水位的可视化测量装置，其特征在于：所述指标针采用轻质材料聚苯乙烯，表面有荧光粉层。

8.根据权利要求1所述的负压条件下地下水位的可视化测量装置，其特征在于：所述带有光源的高清摄像头采用微距高清摄像头，自带LED光源。

9.根据权利要求1所述的负压条件下地下水位的可视化测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）利用成孔钻机在工作区预定测点定位开孔，将透水管全段埋入孔中，使透水管侧壁全面的渗透孔全部埋设在密封膜之下；

（2）待透水管固定后，用高压水冲洗透水管内壁，防止土颗粒影响滑轮的上下自由滑动；

（3）将带有光源的高清摄像头和指标针固定于浮块上端，调整高清摄像头和指标针方向，使高清摄像头和指标针均指向其中一个滑轮方向，放置浮块进入透水管，选择指标针所指的滑轮嵌入设有刻度的凹槽轨道，其他滑轮相应嵌入轨道中，留有导线在透水管内，连接固定导线接口，安置顶盖并密封顶盖和透水管的连接处，在透水管外用导线连接固定导线接口，并将导线延伸至密封膜外，用于连接外接显示装备；

（4）地下水通过渗透孔进入透水管，测量时将带有光源的高清摄像头与外接显示装备进行连接，待透水管中地下水位及浮块位置稳定后，由外接显示装备读出指标针的读数；

（5）在工作区之外确定基准点，负压施加前利用水准仪测量透水管上端口的初始标高H_z0，再根据指标针到水面的垂直距离h_z和指标针初始读数h₀可计算出初始地下水位H₀=H_z0-h₀-h_z；

（6）抽真空负压施加过程中，浮块随着地下水位的变化而上下自由浮动，带动指标针和高清摄像头同步浮动，每次测量读取指标针读数h_i及相对于基准点透水管上端的高程H_zi，由公式H_i=H_zi-h_i-h_z得出相应的地下水位值H_i，根据测量频率的要求，重复步骤（4）、（5）、（6）从而获得负压条件下地下水位的实时变化值。