无管埋入式地下水水位及水位变化的自动测量方法
【专利摘要】本发明公开一种无管埋入式地下水水位自动及水位变化的测量方法，属于地下水水位探测领域。本发明是通过在狭长载体，例如塑料排水板或水位观测孔套管两侧垂向布置两条等间距的金属丝，根据介质导电物理特性，得到水位与电导值的关系曲线及函数，通过测量得到的金属丝之间的电导值，结合水位与电导值的关系曲线及函数和测量点水体样本电导率值，计算出相应的水位及其变化。电导数据通过数据采集系统自动采集，并传输到计算机。此方法可以方便准确的测量得到水位及其变化数据，具有操作简单、成本低、精度高以及结果可靠等特点。
【专利说明】无管埋入式地下水水位及水位变化的自动测量方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水文地质参数探测领域，涉及一种无管埋入式地下水水位及水位变化的自动测量方法。
【背景技术】
[0002]水位反应水体水头的大小，在地下水动力学、流体力学等相关学科中其具有重要作用，静态水头的大小以及长时间内水位的变化数据是研究地下水渗流、堤坝渗流等方面的重要参数，因此，对于水位的测量以及监测具有重要的理论意义与实际意义。
[0003]在目前的研究与实际应用中，水位的测量一般采用传统的测压管，同时需要人工读取水位数据，不可避免会出现误差，很难实现高频率、长时间段的水位测量及监测；采用水压力传感器测量水位，可以实现高频率长时间的测量及监测，但是成本较高，而且将传感器布置在较深的位置时需要较长的电缆，测定数据会有延迟，无法实时反映水位的变化，除了这些，同水位不同浓度的水体的水压力也不一样，水压力传感器无法反映这一特性，同时水压力传感器也需保养维护。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对上述【背景技术】的不足，提出了一种无管埋入式地下水水位及水位变化的自动测量方法。
[0005]为了实现以上技 术目标，本发明采取以下技术方案:
无管埋入式地下水水位及水位变化的自动测量方法，通过测量水体的电导值的变化，结合水位与电导值的关系曲线及函数和测量点水体样本电导率值，得到水位与电导值的关系曲线及函数，计算出相应的水位及其变化，通过数据采集系统接收按一定频率采集的数据，实现对水位的实时监测,继而分析水位的变化规律。
[0006]所述无管埋入式地下水水位及水位变化的自动测量方法，包括以下几个步骤--第一步、将相互平行且距离是固定值L的两块极板或圆柱电极，放到被测溶液中，在极板或圆柱电极的两端加电势，电势根据量程调整，防止过量程，然后通过电导仪测量极板间电导，由于水位会变动，两块极板或圆柱电极间的电导值不同，电导值随水位的变化呈线性变化；其中，金属丝间的电导值G ?C A/L,
式中:G电导值；
A导电截面积；
L电极间距；
第二步、采集测量点的水体样本并测量电导率值，通过测量两块极板或圆柱电极间的电导值并结合水体样本的电导率值得到地下水的水位，从而得到测量位置处的水位值；所述第一步中，通过在一狭长载体的两侧对称等间距布置两根金属丝。
[0007]所述的狭长载体为塑料排水板或水位观测孔套管。
[0008]所述的金属丝为铜丝。[0009]有益效果:
第一、技术方案简单；只需要两个金属丝、数据采集系统以及计算机，通过测量两根金属丝之间的电导值，结合电导值与水位的关系曲线就能计算出水位。
[0010]第二、精确度高；电导对水位的变化反应非常敏感，同时采用了高精度的数据采集系统，只要水位有细微的变动，电导值就会有反应。
[0011]第三、可靠耐用成本低；整个方法需要放入到水体中的只有两根极板或两根金属丝，且采用的铜质材料耐腐蚀性较好，数据采集设备均在地面，不会受到损坏。
[0012]第四、适用面广；此方法采用的金属丝可以埋入各种狭长载体，例如塑料排水板或水位观测孔套管，而且金属丝可以长时间埋入，可以长期使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明的操作示意图；
图2为不同浓度水体水位与电导值的变化关系曲线；
图3为测压管水位值与此方法计算值对比曲线；
其中，1、金属丝；2、狭长载体。
【具体实施方式】
[0014]以下将结合附图，详细阐述本发明具体技术方案。
[0015]水具有导电性，待测水体导电特性的强弱可通过水体电导值反映，而水体电导值的大小与探测电极的间距成反比，与电极间的导电面积成正比，即
G A/L 式中:G电导值 A导电截面积 L电极间距
如图1所示，本发明一种无管埋入式地下水水位及水位变化的自动测量方法；
包括以下几个步骤:第一步、将相互平行且距离是固定值L的两块极板或圆柱电极，放到被测溶液中，在极板或圆柱电极的两端加电势，电势根据量程调整，防止过量程，然后通过电导仪测量极板间电导，由于水位会变动，两块极板或圆柱电极间的电导值不同，电导值随水位的变化呈线性变化；其中，金属丝间的电导值G ~ A/L，式中:G电导值;A导电截面积；L电极间距；
第二步、采集测量点的水体样本并测量电导率值，通过测量两块极板或圆柱电极间的电导值并结合水体样本的电导率值得到地下水的水位，从而得到测量位置处的水位值；进一步的，所述第一步中，通过在一狭长载体的两侧对称等间距布置两根金属丝。
[0016]进一步的，所述的狭长载体为塑料排水板或水位观测孔套管。
[0017]进一步的，所述的金属丝为铜丝。
[0018]如图2所示，为利用此方法测量的不同的液体，分别是I号液体及2号液体对应不同水位时的电导值，建立了它们的关系曲线。从关系曲线可以看出，不同浓度的液体在水位相同时电导值不一样，即此方法能反映不同浓度液体的真实水位，因为水压力传感器只是单纯的测定液体的水压力，在相同水位下不同浓度的液体水压力不一样，与真实水位存在误差。
[0019]测压管是用来校正及对比电导值计算水位的准确度，测压管水位一般是真实值，说明电导值计算水位同真实水位基本一致，误差很小，如图3所示，结合传统方法测压管测得的数据与电导值计算水位建立的对比关系曲线，通过该条曲线可以很清楚直观的比较得出，两者数据基本一致，可以知道本发明方法通过电导值计算水位与真实水位误差很小，精度高，具有很好的应用推广意义。
【权利要求】
1.无管埋入式地下水水位及水位变化的自动测量方法，其特征在于，通过测量水体的电导值的变化，结合水位与电导值的关系曲线及函数和测量点水体样本电导率值，得到水位与电导值的关系曲线及函数，计算出相应的水位及其变化，通过数据采集系统接收按一定频率采集的数据，实现对水位的实时监测，继而分析水位的变化规律。
2.根据权利要求1所述无管埋入式地下水水位及水位变化的自动测量方法，其特征在于，包括以下几个步骤:第一步、将相互平行且距离是固定值L的两块极板或圆柱电极，放到被测溶液中，在极板或圆柱电极的两端加电势，电势根据量程调整，防止过量程，然后通过电导仪测量极板间电导，由于水位会变动，两块极板或圆柱电极间的电导值不同，电导值随水位的变化呈线性变化；其中，金属丝间的电导值G ?C A/L, 式中:G电导值；A导电截面积；L电极间距； 第二步、采集测量点的水体样本并测量电导率值，通过测量两块极板或圆柱电极间的电导值并结合水体样本的电导率值得到地下水的水位，从而得到测量位置处的水位值。
3.根据权利要求2所述无管埋入式地下水水位及水位变化的自动测量方法，其特征在于，所述第一步中，通过在一狭长载体的两侧对称等间距布置两根金属丝。
4.根据权利要求3所述无管埋入式地下水水位及水位变化的自动测量方法，其特征在于，所述的狭长载体为塑料排水板或水位观测孔套管。
5.根据权利要求4所述无管埋入式地下水水位及水位变化的自动测量方法，其特征在于，所述的金属丝为铜丝。``
【文档编号】G01F23/24GK103674169SQ201310659732
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】陈亮, 夏兵兵, 高为壮, 赵小龙, 赵敬川, 丁小闯, 胡海星, 吴炫 申请人:河海大学