[发明专利]地下水溶质浓度及流动方向的实时检测装置及方法

说明书

本公开提出了地下水溶质浓度及流动方向的实时检测装置及方法，装置包括通信连接的探水装置以及数据处理系统；探水装置包括溶质扩散室，溶质扩散室下设置有陀螺定向装置，溶质扩散室用于扩散投放示踪剂溶质并检测示踪剂溶质浓度，陀螺定向装置用于检测水流的方向。本公开的探水装置Ⅰ能够实现地下水溶质浓度和水流方向的同时检测，同时能够控制溶质投放浓度，实现了智能化投放，同时在最下端集成有陀螺定向装置，将水流方向检测集成在溶质投放装置下方，提高了装置的集成度。

技术领域

本公开涉及水流检测领域相关技术领域，具体的说，是涉及地下水溶质浓度及流动方向的实时检测装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

岩溶涌水的治理成为工程建设工作中的重中之重，因此首先需要清楚地下水的流动对水文、工程地质条件的影响，地下水的流动速度和流动方向关系着地下岩土体溶质的迁移情况，岩溶区涌水治理的主要手段是区域注浆，浆液的扩散对注浆效果影响显著，因此实时检测地下水的流动情况关系着岩溶涌水治理的成败。

现阶段地下水流动的测试方法为抽水试验和示踪剂试验，此外还有许多测定地下水流向流速的仪器设备和方法。发明人发现，现有的测试设备及方法都有各自的优点以及问题：抽水试验法最大的优点在于测量抽水影响区域内地下水的连通性，便于测算渗透系数，缺点在于扰动了被测区域的原有的地下水渗流场，不利于地下水流动方向的获得；示踪剂试验法最大的优点在于能获得被测区域地下水的大概径流方向，以及被测区域的平均流动速度，缺点在于选择示踪剂试验的钻孔需要多次寻找，耗时耗力；也有的地下水流向流速的检测设备及方法使用显微照相及其他相类似的方法，最大的优点在于对钻孔内环境的可视化检测，缺点在于孔内地下水浑浊，即使可待到孔内地下水澄清，检测时对周围施工环境要求较高，因此对钻孔中地下水的流速流向的检测提出了更高的要求。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了地下水溶质浓度及流动方向的实时检测装置及方法，能够实现不同孔深处地下水的流动方向和流动特征，为找寻主导水通道提供技术指引。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了地下水溶质浓度及流动方向的实时检测装置，包括通信连接的探水装置以及数据处理系统；探水装置包括溶质扩散室，溶质扩散室下设置有陀螺定向装置，溶质扩散室用于扩散投放示踪剂溶质并检测示踪剂溶质浓度，陀螺定向装置用于检测水流的方向。

一个或多个实施例提供了地下水溶质浓度及流动方向的实时检测方法，包括如下步骤：

将组装好的探水装置下放至钻孔中预定的位置，获取采集数据；

根据获取的溶质浓度数据，得到溶质浓度变化曲线；

计算溶质浓度变化曲线的斜率变化，得到钻孔附近区域的渗透系数。

根据获取的陀螺定向仪指示的第一方向，以及地下水流动方向检测板指示的第二方向，得到第一方向和第二方向之间的夹角，进而确定水流方向。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开的探水装置能够实现地下水溶质浓度和水流方向的同时检测，根据溶质浓度随时间的变化反算该区域的渗透系数，同时在最下端集成有陀螺定向装置，将水流方向检测集成在溶质投放装置下方，提高了装置的集成度。

本公开通过实时监测投放溶剂的浓度，根据浓度曲线斜率的变化情况，可表征钻孔附近区域的渗透系数，基于渗透系数可矿山开挖(矿)基坑涌水治理的注浆帷幕进行动态设计。

本公开的优点以及附加方面的优点将在下面的具体实施例中进行详细说明。

附图说明