[发明专利]一种动态采煤沉陷区地下水和地表水水位差测量装置

说明书

本发明公开了一种动态采煤沉陷区地下水和地表水水位差测量装置，包括井管、水准仪、水位标尺、第一挂绳、第一水位传感器、第二挂绳和第二水位传感器；水准仪水平设在井管顶端，第一挂绳挂在水准仪的下方，第一水位传感器连接于第一挂绳的下端，第二挂绳连接于水位标尺上，第二水位传感器连接于第二挂绳的下端。本发明可以在线监测动态采煤沉陷积水区地下水和地表水的水位差动态变化过程，工程造价低，施工周期短，操作简单易行，准确性好，不用进行水平管施工，不用定期进行维护，避免了长距离水头损失带来的误差，且通过水准仪观测出的标尺刻度与水位标尺内传感器导出的数据进行比较，可以保证数据的精准性。

技术领域

本发明涉及动态采煤沉陷积水区中环境学、水文学中的地表水和地下水中越流量计算领域，具体涉及一种动态采煤沉陷区地下水和地表水水位差测量装置。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，华北平原是我国的煤炭主产区之一，由于该地区的厚松散层、高潜水位的背景条件，导致了大量的采煤沉陷积水区的形成，改变了该区域原有的水文循环模式，其中地表水和地下水的越流交换是重要的循环单元之一，由于地表的持续沉陷，导致地表水和地下水的水位变化的复杂性，主要包括以下几个因素：(1)由于地表降雨过程导致的水位变化；(2)由于大气压强变化导致的水位变化；(3)由于地表沉陷导致高程变化给水位变化带来的叠加影响。我国是缺水国家，华北平原地区更是如此，从国家、省、市等各级部门都非常重视对沉陷区水资源的保护和综合利用，提出了沉陷区建设“平原水库”的构想，并已实施了相应的工程措施，合理评价该区域的水资源是进行综合利用的关键。无论是采用数值计算还是解析方法进行水资源量的计算，准确获得地表水和地下水的水位差是正确计算地表水和地下水越流量的关键。

目前，已有的地表水、地下水的监测方法大部分是单独针对地表水或地下水的观测系统，或者利用连通器原理将地表水和地下水整合到一个装置中，获得水位之间的差别，根据连通管的类型主要分为两种：

(1)用地表的连接管将地表水与地下水连接起来，通过设置在地下水观测井中的传感器读出地下水和地表水的压强差。

(2)地下埋设水平管线，连通地表水和地下水，通过测定内外套管水位差获得地下水和地表水压强差。

这两种测量方法可以进行长期地表水和地下水的水位监测，但是存在以下两个严重不足：

(1)由于地表水和地下水之间通过管道相连，地表连通管容易产生气泡，地下连通管容易堵塞，造成测量不准。

(2)地下水观测井与地表水距离不能太远，只能在岸边施工，对于地下水埋藏较深的地区，增加了施工的难度。

另外，采煤沉陷区的沉陷一直伴随着煤矿开采过程，其沉陷范围和深度也将随着一起改变，在岸边施工的水文观测孔极易随着沉陷被地表水淹没，导致测量系统失效。因此，建立能够准确、长期使用的地表水和地下水水位差监测系统是进行采煤沉陷积水区水资源量交换研究的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态采煤沉陷区地下水和地表水水位差测量装置，其解决了传统测量装置测量不准确、施工难度大等缺陷。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种动态采煤沉陷区地下水和地表水水位差测量装置，所述测量装置包括井管、水准仪、水位标尺、第一挂绳、第一水位传感器、第二挂绳和第二水位传感器；

所述井管竖直设置且底端连通于动态采煤沉陷区的地下水，所述水准仪水平设在井管顶端，所述水位标尺竖直设于动态采煤沉陷区的地表水中，所述第一挂绳挂在水准仪的下方，所述第一水位传感器连接于第一挂绳的下端，所述第二挂绳连接于水位标尺上，且第二挂绳的连接点位于水准仪所在的水平线与水位标尺的交点处，所述第二水位传感器连接于第二挂绳的下端。

进一步改进在于：所述水位标尺上设有从上往下以及从下往上的双向刻度。