[其他]单井同位素示踪法测地下水流速流向装置

说明书

热释光单井同位素示踪法测地下水流速流向装置。装置中洗耳球内的碘化钠，用重锤压进稀释腔内与水均匀混合，由于水流作用使其浓度降低。置于稀释腔中心热稀光探测器，接受照射给出剂量数据，进而导出总剂量和水流速度和函数曲线，在实际工作中，由实测剂量值经查曲线给出流速。剂量计共有八组。放在铅柱上八个等份孔中，分别接受某－弥散角ｒ剂量，并由此给出剂量的总矢量，指出水流方向，流向定位采用光源照相法，由基准线最后定出方位。

本发明属水文地质物探领域，涉及用热释光探测器测单井放射性同位素示踪剂¹³¹I的γ剂量来求出地下水流向流速的装置。从现有技术看，测定地下水流速流向的装置已有若干，就同位素示踪仪来说，其仪器也有几种，如瞄准计数器和金属网装置，就是目前流行的装置。但是，这些装置存在不少缺点和问题，而有的则还是难以克服和解决的。金属网装置由于易被污染给具体工作带来不便，甚至在实际工作中难以利用。至于被金属网装置所代替的瞄准计数器，其缺点就更加明显，突出的问题是结构和技术复杂，造价昂贵，同时由于探测器体积过大，致使所测数据不准，难以用来确定地下水流向。本发明在技术上解决了这些问题，既提高了测量的准确度，又结构简单和造价便宜。

地下水流速流向是水文地质工作中重要参数，这些参数的测定，对水文地质工作来说具有重要意义。利用同位素单井示踪仪，通过热释光探测器测地下水流速流向，其原理是根据释放到水中的同位素示踪剂能和地下水均匀混合，示踪剂的走向又主要沿着地下水水流方向，同时又以一定的弥散角被地下水带到滤水管外的含水层。弥散角度大小与地下水流速、含水层结构和颗粒粒径有关。漂移到含水层中的放射性同位素，所发回的γ射线的强度，在井孔中的方位各不相同，强度最大的方向与地下水流出滤水管方向相一致，强度最小的方向与流入滤水管方向相对应。根据这个道理，我们可从井孔四周所测得的剂量分布，找出水流方向。

本发明的目的在于，用一种简便、易行和造价便宜的装置，能准确测出地下水的流速和流向，以满足水文地质工作的需要。本发明用热释光探测器，测单井放射性同位素示踪剂的剂量。找出水的流速关系曲线和从剂量分布的总矢量找出水的流向。

附图一为本发明装置结构示意图，该装置由投源系统、流速测定系统和流向测定系统组成。图中10为探头、12为电缆、14为滤水管、16为地下水、18为稀释筒壁、20为稀释腔、22为小铅柱、24为热释光管、26为洗耳球、28为金属框、28a为金属框上的销子、30为外缸、32为内缸、34为重压锤、36为小灯泡、36a为小灯泡，电池及开关、38为磁针、40为针、42为防脱帽、44为相纸、46为铅柱、48为热释光探测器、50为栓塞胶皮圈、52为同位素。附图二为定向系统。附图三为E-V关系曲线图。

本发明要点在于，将强度一定的碘化钠溶液注入洗耳球;金属丝框做成联锁装置，分别穿过稀释腔上的两个孔。金属框上端穿过内缸下而小半球体孔，其下端装有活动销子并插在洗耳球头上，以防止同位素流出洗耳球而滴落在腔体中。电缆联接在外缸上面中心横杆上，在穿过上下可活动的内缸时，由金属丝框顶起。当探头下到井水测量位置时，投下重锤并使它沿电缆滑下，压在内缸上，连接在内缸上的金属框受到冲压向下运动，这时塞在洗耳球上的销子脱开，内缸下边小球体挤压洗耳球，致使同位素以一定速度被挤出。在测速系统内，同位素示踪剂以一定速度从洗耳球喷出，同时又在稀释腔中被逐渐趋于均匀分布。稀释腔壁为一定厚度，以屏蔽流出腔壁处的同位素碘-¹³¹所发回的γ射线。由于洗耳球容积远小于稀释腔体积，同位素在投放过程中不可能被挤出稀释腔体外。热释光探测器被置于稀释腔体的中央柱内，由于水流作用，稀释腔内的同位素被逐渐稀释。当假定稀释腔的同位素始终均匀分布和腔体外γ射线对热释光探测器的影响又可忽略不计时，腔壁的渗透系数可用Scheideidegger推出的公式进行计算，也可由实验测出。据此，投源后某一时刻t热释光探测器所接受的总剂量可用下式表示：

（1）

同时，根据稀释定律还有关系：

（2）

考虑到同位素的衰变，还有下列关系：

（3）

考虑到宽束情况下水的γ射线的屏蔽作用，还有如下表达式：

（4）