地下水超采预警系统和地下水水位监测方法与流程

本发明属于地下水位测量，具体涉及一种地下水超采预警系统和地下水水位监测方法。

背景技术：

1、地下水是重要的矿产资源，过度抽取地下水会对地理环境造成严重危害，因此需要对地下水的水位进行监测，在地下水水位低于预警值时，及时发出示警。

2、目前，对地下水进行水位监测的观测井多数为敞开式的，监测设备也多数深入井内，一方面井口敞开容易使污染物直接进入地下水，对地下水造成污染，另一方面对于高水位地下水水头，在丰水季节，它的水头高度可能超过井口，造成地下水不断涌出井口，造成水资源浪费；并且监测设备深入井内，导致设备出现故障后，难以检查、维修。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种地下水超采预警系统和地下水水位监测方法，旨在解决观测井敞开导致的地下水易受到污染、在丰水季地下水易从井口涌出和监测设备深入井内，不易检查维修的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、第一方面，本发明实施例提供一种地下水超采预警系统，包括：

4、管井，下端设有进水口，上端为井口，所述进水口始终处于地下水水面以下；

5、井盖，盖设在所述管井的井口上，与所述管井密封连接；

6、气体压力传感器，设在所述管井内，与所述管井或者所述井盖连接；

7、控制组件，与所述气体压力传感器通讯连接，用来接收所述气体压力传感器传递的所述管井内的气体压力信息，并处理获得所述管井所处位置的地下水水位信息；

8、警示组件，与所述控制组件通讯连接，用来在所述控制组件得出的所述管井所处位置的地下水水位信息低于预警值时，发出示警；以及

9、气体补偿组件，与所述管井连通，并与所述控制组件电性连接，用来补偿所述管井内微生物呼吸所造成的所述管井内气体总量的变化。

10、结合第一方面，在本发明提供的一种地下水超采预警系统的一种可能的实现方式中，所述气体补偿组件包括气体分析仪、气泵和流量阀，所述气体分析仪与所述管井连通，用以分析管井内气体成分，所述气泵与所述流量阀连接并连通，所述流量阀与所述管井连接并连通。

11、结合第一方面，在本发明提供的一种地下水超采预警系统的一种可能的实现方式中，所述管井包括底管和多根延长管，所述底管下部设有所述进水口，多根所述延长管依次叠加在所述底管上侧。

12、结合第一方面，在本发明提供的一种地下水超采预警系统的一种可能的实现方式中，所述底管底部封闭设置，且自下而上依次为进水段和连接段，所述进水段的管壁上开设有若干所述进水口，所述连接段的管壁上沿轴向开设有第一注浆槽，所述第一注浆槽与所述底管顶部连通；所述延长管包括内管、外管和若干连接筋，所述内管与所述外管间隔设置，形成第二注浆槽，若干所述连接筋均设在所述内管与所述外管之间，且每个所述连接筋分别与所述外管和所述内管连接，所述第二注浆槽与所述第一注浆槽连通。

13、结合第一方面，在本发明提供的一种地下水超采预警系统的一种可能的实现方式中，还包括过滤组件，所述过滤组件设在所述管井内的所述进水口处，与所述管井连接。

14、结合第一方面，在本发明提供的一种地下水超采预警系统的一种可能的实现方式中，所述过滤组件包括过滤筒和过滤网，所述过滤筒的筒壁内开设有容纳槽，并开设有若干贯穿所述容纳槽和所述过滤筒的过水孔，所述过滤网设在所述容纳槽内。

15、结合第一方面，在本发明提供的一种地下水超采预警系统的一种可能的实现方式中，所述过滤组件还包括挡环、支撑板、承接环、连接板、柔性套和驱动组件，所述过滤网为两个，且每个所述过滤网均首尾相接；所述支撑板为两个，两个所述支撑板分别关于所述过滤筒轴线中心对称设在所述容纳槽的底部，与所述过滤筒连接，所述挡环水平设置并与所述支撑板连接；所述连接板为两个，两个所述连接板分别关于所述管井轴线中心对称设在所述管井的上端，所述承接环水平设置并与所述连接板连接，所述柔性套套设在所述承接环上；两个所述过滤网分别设在两个所述支撑板两侧，一端套设在所述挡环上，另一端套设在所述承接环上；所述驱动组件与所述连接板连接，动力输出端与所述柔性套连接，以驱动所述柔性套在所述承接环上转动，进而带动所述过滤网在所述挡环和所述承接环上运动。

16、结合第一方面，在本发明提供的一种地下水超采预警系统的一种可能的实现方式中，所述警示组件包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述控制组件电性连接。

17、第二方面，本发明实施例提供一种地下水水位监测方法，应用上述的地下水超采预警系统，并包括以下步骤：

18、a、在预设位置设置所述管井；

19、b、使用水位探测装置探测所述管井内的水位，记为a1，并存入所述控制组件内；

20、c、盖上所述井盖，将所述管井密封，通过气体压力传感器检测所述管井内压力变化，通过控制组件计算得出水位的变化量，再与a1求和，得出所述管井内的实时水位；

21、d、间隔预设时间，通过所述气体补偿组件补偿所述管井内微生物呼吸所造成的所述管井内气体总量的变化。

22、结合第二方面，在本发明提供的一种地下水水位监测方法的一种可能的实现方式中，步骤d具体包括以下步骤：

23、d1、通过气体分析仪分析所述管井内气体成分的变化，进而由所述控制组件计算得出所述管井内气体的变化量；

24、d2、通过控制组件控制所述气泵和所述流量阀向所述管井内充入空气或者向外抽取空气，以使所述管井内气体总量保持恒定。

25、本发明提供的地下水超采预警系统的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的地下水超采预警系统中的管井与井盖密封连接，可以有效避免外界污染物直接进入地下水，从而保护地下水避免被污染，且在丰水期，地下水也无法从井口冒出；在管井内设置气体压力传感器，地下水水位变化后，由于井口是密封结构，水位变化会导致井内空气压缩或膨胀，通过水位变化值与井内空气压强之间的关系，确定地下水水位，并在水位低于预警值时，由警示组件发出示警，由于管井内气体压力处处相等，因此气体压力传感器可以直接设置在井口位置，而不必深入井内，便于检查、维修；同时设置气体补偿组件，用来补偿管井内微生物呼吸所造成的管井内气体总量的变化，可以提高测得的地下水水位的准确度。

26、本发明提供的地下水水位监测方法的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的地下水水位监测方法，能够在管井封闭的情况下对地下水的水位进行监测，可以有效避免外界污染物直接进入地下水，从而保护地下水避免被污染，且在丰水期，地下水也无法从井口冒出；同时通过气体补偿组件，用来补偿管井内微生物呼吸所造成的管井内气体总量的变化，可以有效提高测得的地下水水位的准确度。

技术特征：

1.一种地下水超采预警系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的地下水超采预警系统，其特征在于，所述气体补偿组件包括气体分析仪(61)、气泵(62)和流量阀(63)，所述气体分析仪(61)与所述管井连通，用以分析所述管井内气体成分，所述气泵(62)与所述流量阀(63)连接并连通，所述流量阀(63)与所述管井连接并连通。

3.如权利要求2所述的地下水超采预警系统，其特征在于，所述管井包括底管(11)和多根延长管(12)，所述底管(11)下部设有所述进水口(13)，多根所述延长管(12)依次叠加在所述底管(11)上侧。

4.如权利要求3所述的地下水超采预警系统，其特征在于，所述底管(11)底部封闭设置，且自下而上依次为进水段和连接段，所述进水段的管壁上开设有若干所述进水口(13)，所述连接段的管壁上沿轴向开设有第一注浆槽(14)，所述第一注浆槽(14)与所述底管(11)顶部连通；所述延长管(12)包括内管、外管和若干连接筋(16)，所述内管与所述外管间隔设置，形成第二注浆槽(15)，若干所述连接筋(16)均设在所述内管与所述外管之间，且每个所述连接筋(16)分别与所述外管和所述内管连接，所述第二注浆槽(15)与所述第一注浆槽(14)连通。

5.如权利要求2所述的地下水超采预警系统，其特征在于，还包括过滤组件，所述过滤组件设在所述管井内的所述进水口(13)处，与所述管井连接。

6.如权利要求5所述的地下水超采预警系统，其特征在于，所述过滤组件包括过滤筒(71)和过滤网(72)，所述过滤筒(71)的筒壁内开设有容纳槽，并开设有若干贯穿所述容纳槽和所述过滤筒(71)的过水孔，所述过滤网(72)设在所述容纳槽内。

7.如权利要求6所述的地下水超采预警系统，其特征在于，所述过滤组件还包括挡环(73)、支撑板(74)、承接环(75)、连接板(76)、柔性套(77)和驱动组件(78)，所述过滤网(72)为两个，且每个所述过滤网(72)均首尾相接；所述支撑板(74)为两个，两个所述支撑板(74)分别关于所述过滤筒(71)轴线中心对称设在所述容纳槽的底部，与所述过滤筒(71)连接，所述挡环(73)水平设置并与所述支撑板(74)连接；所述连接板(76)为两个，两个所述连接板(76)分别关于所述管井轴线中心对称设在所述管井的上端，所述承接环(75)水平设置并与所述连接板(76)连接，所述柔性套(77)套设在所述承接环(75)上；两个所述过滤网(72)分别设在两个所述支撑板(74)两侧，一端套设在所述挡环(73)上，另一端套设在所述承接环(75)上；所述驱动组件(78)与所述连接板(76)连接，动力输出端与所述柔性套(77)连接，以驱动所述柔性套(77)在所述承接环(75)上转动，进而带动所述过滤网(72)在所述挡环(73)和所述承接环(75)上运动。

8.如权利要求2所述的地下水超采预警系统，其特征在于，所述警示组件(50)包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述控制组件(40)电性连接。

9.一种地下水水位监测方法，其特征在于，应用如权利要求2-8任一项所述的地下水超采预警系统，并包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的地下水水位监测方法，其特征在于，步骤d具体包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种地下水超采预警系统和地下水水位监测方法，所述地下水超采预警系统包括管井、井盖、气体压力传感器、控制组件、警示组件和气体补偿组件；管井下端设有进水口，上端为井口；井盖盖设在管井的井口上，与管井密封连接；气体压力传感器设在管井内；控制组件与气体压力传感器通讯连接；警示组件与控制组件通讯连接；气体补偿组件与管井连通，并与控制组件电性连接，用来补偿管井内微生物呼吸所造成的管井内气体总量的变化。所述地下水水位监测方法，使用上述的地下水超采预警系统对地下水位进行测量。本发明提供的地下水超采预警系统和地下水水位监测方法，能够在管井封闭的情况下对地下水的水位进行监测。

技术研发人员：韩贵雷,袁胜超,刘大金,蒋鹏飞,畅秀俊,薛晓峰,王志奇,张晶,章爱卫,赵晓明,王云,王洪亮,史建松,李维欣
受保护的技术使用者：华北有色工程勘察院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13