[实用新型]地下水流速、流向测量装置

说明书

本实用新型涉及一种测量液体流速、流向的装置，具体地说是一种测定地下水流速、流向的装置。

目前测量地下水流速的方法有指示剂连通试验法。即在两地各钻一孔，然后将指示剂从其中一个孔投入地下水中，再在另一孔记下指示剂到达的时间。这种方法不但费工费时，而且测量结果也不准确，因为地下水并非都是沿两孔间的直线流动的。南京农科院原子能研究所研究出了同位素示踪测速法，但由于同位素的获取、运输、保管以及污染等问题，该方法的应用受到很大的限制。

本实用新型的任务是提供一种可以测量地下水流速、流向的装置，该装置尤其可测量低流速地下水的流速和流向。

实现本实用新型任务的解决方案是：所提供的地下水流，速流向测量装置具有一个可插入地下水的探头和对该探头的检测讯号进行运算处理的微型计算机。上述探头具有一个竖直的恒功率的线状热源，在以线状热源为轴心的同一园周上均布有偶数个热敏件，其中同一直径上的两个热敏件为一组，各组热敏件通过转换开关与温差变送器相接，温差变送器的输出端与微型计算机相接。

本实用新型的测量依据是热场偏移理论。根据该理论：如果在水中设置一热源，当水流流速较小时，其流速U可近似表达为：

U＝λ（T1－T2）    式中λ是由热源功率、介质导热系数、热敏件与热源间的距离等因素决定的常数；T1、T2分别是两热敏件的温度。因此，只要测得两热敏件的温差即可计算出水流的流速。而两热敏件的温差又可通过变送器转换成电信号，所以通过试验可建立起水流流速与两热敏件温差信号间的对应关系，以此作为计算机的运算依据。

本装置的测量过程是：将探头从所钻的竖孔中放入地下水中，线状热源将向其周围传递热量。当地下水流经探头时，会携带热量向水流下游运动，由于各组中两个热敏件是以线状热源为对称的，所以两者间必然存在一温差，其中温差最大一组的两热敏件间的连线即为水流方向。流速越大，两热敏件间温差越大。各组热敏件依次通过转换开关与温差变送器相接，将其温差信号转换为电信号经放大后送至计算机进行分析运算，得出地下水的流速。

当地下水位较高时，本装置的探头可用刚性接杆从地面经测量孔送入地下水。此时探头上各组热敏件的方位可由刚性接杆上的标记来确定；当地下水位较低时，探头可用电缆吊送到地下水中。此时，在探头筒体中的一个水平面上安装两个相互垂直的磁敏件，用以测量热敏件的具体方位。

下面结合附图对本实用新型的内容加以说明。

图1是本实用新型探头的结构简图。

图2是图1的A向视图。

图3是探头的工作位置图。

如图1、图2所示：探头（1）有一个筒体（2），筒体（2）的中央装有一个线状热源（3），它由不锈钢钢管（4）和电热丝（5）组成。在其周围设有八个在同一园周上等距分布的不锈钢管（6），其内设有热敏件（7），八个热敏件的编号为1、2、3（见图2），其中对应于同一直径上的两个热敏件为一组，如编号4、5为一组。每一组中的两个热敏件通过转换开关接到温差变送器测量电桥的两个桥臂上。当地下水流经探头（1）时，各组中的两个热敏件的温度是不同的。其中以与水流方向一致的一组热敏件的温差为最大，这一温差信号通过测量电桥转变为电压信号送至微型计算机进行运算处理，即可得出测量点的地下水流速。为了确定各组热敏件的方位，在探头筒体（2）中设置了两个磁敏件（8）、（9），它实际上是两个水平放置且相互垂直的地磁场测量线圈，它们分别与两组热敏件的位置相对应，通过该线圈可确定热敏件与地磁场间的夹角，从而确定各组热敏件的方位。测量时探头（1）是用电缆送到地下水中的（见图三）。为了防止线状热源和热敏件在吊送过程中被碰坏，在线状热源的钢管（4）和装置热敏件的钢管（8）的端头装有一个护罩（10）。

本实用新型的优点是结构简单、操作方便、省时、耗资少，不污染地下水。本实用新型的另一优点是可以测量极低的流速。