[发明专利]基于温度示踪的地下水流速流向的测定方法及测定装置

权利要求书

1.基于温度示踪的地下水流速流向的测定方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

1)温度传感器(1)测量得到地下水当前水温，记为T₀；

2)方位测量仪(303)测量导热管A(301)与方向北的夹角，记为θ₀；

3)恒温系统对热流的温度进行调节，使温度恒为K；KT₀；

4)输水系统驱动恒温系统内的热流流动，使热流经绝热管(2)、数据采集系统内的导热管A(301)、数据采集系统内的导热管B(302)和绝热管(2)后，流回恒温系统；导热管A(301)和导热管B(302)相互垂直；导热管A(301)进、出热流温度值分别记为T_A1和T_A2；导热管B(302)进、出热流温度值分别记为T_B1和T_B2；导热管A(301)和导热管B(302)两端温度差值分别记为ΔT_A和ΔT_B；

5)每隔t时间，重复步骤4，直到得到n组导热管A(301)和导热管B(302)内的热流温度数据ΔT_Ai和ΔT_Bi,i＝1,2,…,n；

6)PC机对热流温度数据做运算处理，求得地下水流速值v和流向g。

2.根据权利要求1所述的地下水流速流向的测定方法，其特征在于，温度差值ΔT_A和ΔT_B分别满足下式：

式中，λ为导热系数；v为地下水的流速；θ为导热管A(301)与地下水流向所成夹角；D_iA为导热管A(301)内径；D_iB为导热管B(302)内径，D_oA为导热管A(301)外径；D_oB为导热管B(302)外径，u_A为导热管A(301)内的热流流速；u_B为导热管B(302)内的热流流速；L_A为导热管长度；L_B为导热管长度。

3.根据权利要求1所述的地下水流速流向的测定方法，其特征在于，地下水流向g如下所示：

g＝θ+θ₀； (2)

式中，θ₀为导热管A(301)与方向北的夹角；θ为导热管A(301)与地下水流向所成夹角。

4.基于权利要求1至3任一项所述地下水流速流向的测定方法的测定装置，其特征在于：主要包括恒温系统、输水系统、数据采集系统、PC机、温度传感器(1)、绝热管(2)和数据传输线；

恒温系统具有恒温调节器；恒温调节器内部储存具有导热性的液体；恒温系统恒定恒温调节器中液体的温度；

数据采集系统通过绝热管(2)和恒温系统的恒温调节器连接；

数据采集系统采集温度传感器(1)测量得到的温度数据；

数据采集系统包括导热管A(301)、导热管B(302)和方位测量仪(303)；

输水系统和恒温系统的恒温调节器通过绝热管(2)连接；

输水系统和数据采集系统通过绝热管(2)连接；

输水系统驱动恒温系统中的热流流经绝热管(2)、数据采集系统内相互垂直的导热管A(301)、导热管B(302)和绝热管(2)后，流回恒温系统；

PC机通过数据传输线接收并处理数据采集系统采集的数据，从而得到地下水流速值和流向。

5.根据权利要求4所述的测定装置，其特征在于：导热管A(301)或导热管B(302)通过绝热管(2)和恒温系统相连的一端记为导热管进水口；导热管A(301)或导热管B(302)通过绝热管(2)与输水系统相连的一端记为导热管出水口。

6.根据权利要求5所述的测定装置，其特征在于：每节绝热管(2)内均设置有温度传感器(1)；设置在每节绝热管(2)内的温度传感器(1)分别测量导热管进水口和导热管出水口的温度值。