CN118465300B - 一种地下水监测井水文地质参数的测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下水监测井水文地质参数的测试装置及测试方法，具体涉及地下水监测领域，包括：放线机构以及套管，放线机构上绕设有护管，套管设置于水监测井内，护管远离放线机构的一端连接有检测机构，放线机构用于通过护管，将检测机构从套管内投放至地下水中；检测机构包括竖杆，竖杆在竖直方向上设置有多个传感器，传感器用于检测地下水流速。本发明通过设置稳定机构，使其在将检测机构投入地下水中时，可使检测机构保持稳定，且始终保持竖直状态，从而可使其在检测时，保证地下水流动方向与检测机构保持垂直，避免水流对检测机构施加额外的阻力或剪切力的问题，提高了测量精确度。

Description

一种地下水监测井水文地质参数的测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及地下水监测技术领域，更具体地说，本发明涉及一种地下水监测井水文地质参数的测试装置及测试方法。

背景技术

目前研究区气候属于大陆性干旱、半干旱、荒漠、半荒漠气候，地下水主要通过河沟谷潜流、河道及渠系渗漏补给、山前暴雨洪流入渗补给，总体由北向南径流，水力坡度由北向南逐渐减小，对于干旱、半干旱地区，水资源的管理和利用是非常重要的，监测地下水位、水质等参数可以帮助相关部门更好地管理和利用水资源，保障当地居民的生活用水需求，因此对于干旱或半干旱地区，通常需要设置水监测井实时监测地下水变化情况。

地下水监测井是用于监测地下水水质和水位的井，通常是由地质调查和水资源部门建立和维护的，这些监测井通常位于不同的地质层中，以便监测不同地质层下的地下水情况。地下水监测井通常是由钻井设备进行钻孔而成，通过井筒可进行取水等操作。地下水监测井的主要作用是实时监测地下水的水质、水位和含水层以及地下水流速等变化情况，为科学合理地开发和利用地下水资源提供重要数据支持。

目前对于地下水流速监测通常是通过，在地下水监测井内设置流速传感器，使流速传感器伸入地下水中进行监测，当需要监测较深的地下水流速时，则需要通过绳索将流速传感器投放至地下水中进行监测，但是通过绳索投放流速传感器的方式，流速传感器容易在地下水中，因为水流造成流速传感器倾斜，无法保证传感器部分与地下水流动方向垂直，若传感器部分与水流方向不垂直，水流会对传感器施加额外的阻力或剪切力，导致测量结果出现偏差。

发明内容

本发明提供的一种地下水监测井水文地质参数的测试装置及测试方法，所要解决的问题是：现有的流速传感器容易在地下水中，因为水流造成流速传感器倾斜，无法保证传感器部分与地下水流动方向垂直，若传感器部分与水流方向不垂直，水流会对传感器施加额外的阻力或剪切力，导致测量结果出现偏差。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种地下水监测井水文地质参数的测试装置，包括：放线机构以及套管，放线机构上绕设有护管，套管设置于水监测井内，护管远离放线机构的一端连接有检测机构，放线机构用于通过护管，将检测机构从套管内投放至地下水中；

检测机构包括竖杆，竖杆在竖直方向上设置有多个传感器，传感器用于检测地下水流速；

护管的端部设置有稳定机构，稳定机构包括固定盒，固定盒与护管固定连接，竖杆安装在固定盒的底部，且竖杆的端部与固定盒的底部保持垂直状态，稳定机构用于将检测机构投放至地下水中后，使检测机构在地下水中保持稳定，且检测机构始终保持竖直状态。

在一个优选的实施方式中，稳定机构还包括进水组件，进水组件固定设置在固定盒内，护管内设置有软管，进水组件用于在将检测机构投放至地下水中的同时，抽取地下水并输送至软管内，放线机构上设置有封堵机构，封堵机构用于在进水时，阻断水在软管内部流动，使软管在充水时，使软管的一端形成一定的封闭空间，使水充满该封闭空间，并使软管保持笔直状态。

在一个优选的实施方式中，封堵机构包括驱动件一，驱动件一的输出端连接有夹板，放线机构内固定设置有固定板，护管位于夹板与固定板之间。

在一个优选的实施方式中，放线机构内固定设置有支撑筒，护管位于支撑筒内，使软管充水保持笔直状态后，通过支撑筒对护管进行支撑，使护管保持垂直于水面的状态。

在一个优选的实施方式中，固定盒上设置有角度调节机构，角度调节机构用于对检测机构的角度进行调节，使检测过程中，遇到不同方向的水流时，使检测机构可始终保持与水流方向处于垂直状态。

在一个优选的实施方式中，角度调节机构为角度调节组件一，角度调节组件一包括若干个固定架，固定架固定设置在固定盒上，若干个固定架远离固定盒的一端均固定连接有支撑板，支撑板为弧形圆盘设置，竖杆的中部固定设置有球体，球体活动设置在若干个支撑板之间，角度调节组件一还包括驱动件二，驱动件二的输出端连接有连接杆，连接杆的端部固定连接有横框架，竖杆的顶端固定设置有圆轴，圆轴滑动设置在横框架内，固定盒内固定设置有驱动件三，驱动件三的输出端固定连接有连接座，驱动件二固定设置在连接座内。

在一个优选的实施方式中，圆轴上固定设置有两个限位板，两个限位板均与横框架滑动接触。

在一个优选的实施方式中，角度调节机构为角度调节组件二，角度调节组件二包括驱动件四，驱动件四的输出端固定连接有连接轴，连接轴与竖杆的顶端固定连接，固定盒内固定设置有驱动件五，驱动件五的输出端固定连接有连接板，连接板的端部固定连接有保护盒，驱动件四固定设置在保护盒内。

在一个优选的实施方式中，固定盒设置有导向机构，导向机构包括若干个侧杆，固定盒上固定设置有若干个支座，侧杆滑动设置在相对应的支座内，侧杆内转动设置有若干个导向轮，侧杆的端部固定设置有弹性件。

一种地下水监测井水文地质参数用测试装置的测试方法，包括以下步骤：

步骤一、通过放线机构将检测机构，从套管内投放至地下水中；

步骤二、投放过程中，导向机构通过使导向轮与套管内壁紧贴，对检测机构进行限位导向；

步骤三、将检测机构投放至地下水后，稳定机构使检测机构在地下水中保持稳定状态，且始终保持竖直状态；

步骤四、检测过程中，角度调节机构对检测机构的角度进行调节，使检测机构可始终保持与水流方向处于垂直状态。

本发明的有益效果在于：

本发明通过设置稳定机构，使其在将检测机构投入地下水中时，可使检测机构保持稳定，且始终保持竖直状态，从而可使其在检测时，保证地下水流动方向与检测机构保持垂直，避免水流对检测机构施加额外的阻力或剪切力的问题，提高了测量精确度。

本发明通过设置角度调节结构，使其检测机构在地下水中时，可多角度调节，使其在面对不同流向的水流时，根据水流流向调节检测机构的角度，使检测机构始终与水流方向保持垂直，进一步提高了其测量精确度。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的监测过程示意图。

图3为本发明部分结构的立体结构示意图。

图4为图3的剖视结构示意图。

图5为本发明主视的剖视结构示意图。

图6为图5中A部分的放大图。

图7为本发明中圆轴的立体结构示意图。

图8为图4的另一种工作状态示意图

图9为本发明中角度调节组件二的结构示意图。

图10为图9的剖视结构示意图。

图11为本发明中导向机构的立体结构示意图。

图12为本发明中导向机构的剖视结构示意图。

图13为本发明的测试流程图。

附图标记为：1、放线机构；11、护管；12、软管；2、套管；3、检测机构；31、竖杆；32、传感器；4、稳定机构；41、固定盒；42、进水组件；5、封堵机构；51、驱动件一；52、夹板；53、固定板；6、支撑筒；7、角度调节组件一；71、固定架；72、支撑板；73、球体；74、驱动件二；75、连接杆；76、横框架；77、圆轴；771、限位板；78、驱动件三；79、连接座；8、角度调节组件二；81、驱动件四；82、连接轴；83、驱动件五；84、连接板；85、保护盒；9、导向机构；91、侧杆；92、导向轮；93、支座；94、弹性件。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

参照说明书附图1至图6，一种地下水监测井水文地质参数的测试装置，包括：放线机构1以及套管2，放线机构1上绕设有护管11，套管2设置于水监测井内，护管11远离放线机构1的一端连接有检测机构3，放线机构1用于通过护管11，将检测机构3从套管2内投放至地下水中；

检测机构3包括竖杆31，竖杆31在竖直方向上设置有多个传感器32，传感器32用于检测地下水流速；

护管11的端部设置有稳定机构4，稳定机构4包括固定盒41，固定盒41与护管11固定连接，竖杆31安装在固定盒41的底部，且竖杆31的端部与固定盒41的底部保持垂直状态，稳定机构4用于将检测机构3投放至地下水中后，使检测机构3在地下水中保持稳定，且检测机构3始终保持竖直状态。

需要说明的是，放线机构1为卷扬机，传感器32为流速传感器，用于检测地下水流速，检测时，卷扬机通过护管11，将检测机构3投放至地下水中，使其通过多个流速传感器对地下水流速进行监测，并通过稳定机构4，使检测机构3在地下水质保持稳定，并且检测机构3在地下水中可始终保持竖直状态，即可在水流流动时，避免水流的冲击造成检测机构3出现倾斜的问题，进而可使流速传感器与水流方向保持垂直，提高了其测量结果精度。

还需要说明的是，通过多个流速传感器同时检测可以提高测量数据的准确性和可靠性，可通过对多个传感器所得数据进行对比和验证，排除测量误差，获得更加准确的水流流速数据。

具体的，参照说明书附图4，稳定机构4还包括进水组件42，进水组件42固定设置在固定盒41内，护管11内设置有软管12，进水组件42用于在将检测机构3投放至地下水中的同时，抽取地下水并输送至软管12内，放线机构1上设置有封堵机构5，封堵机构5用于在进水时，阻断水在软管12内部流动，使软管12在充水时，使软管12的一端形成一定的封闭空间，使水充满该封闭空间，并使软管12保持笔直状态。

需要说明的是，进水组件42为水泵，且水泵为双向输水潜水泵，双向输水潜水泵的能够在水下正常运作，并且其使用的叶轮经过特殊设计，即叶轮的正转与反转能够反转输送液体的流向，且双向输水潜水泵与软管12的连接端设置有电磁阀，使其在充水后，关闭电磁阀，避免软管12内的水流失，软管12的材质为聚氯乙烯或聚乙烯，具有足够的刚性和耐压性，可在软管12充水后，使软管12保持笔直状态，在将检测机构3投放至地下水中时，水泵抽取地下水，并将地下水输送至软管12内，使软管12在充水后，保持笔直状态，从而可以使检测机构3在地下水中保持竖直状态。

还需要说明的是，护管11的材质为柔性抗拉伸材料，例如橡胶、聚氨酯等材料，软管12在进水前，软管12内为真空状态，其内壁贴合在一起，进水后，水将软管12撑起，使软管12外壁与护管11内壁贴合，使其通过护管11对软管12起到一定的支撑作用，并使软管12保持笔直状态，同时护管11可在地下水中，对软管12起到防护作用，避免软管12受到地下水不稳定的影响，导致软管12与地下物体摩擦，造成软管12被划破的问题。

具体的，参照说明书附图6，封堵机构5包括驱动件一51，驱动件一51的输出端连接有夹板52，放线机构1内固定设置有固定板53，护管11位于夹板52与固定板53之间。

需要说明的是，驱动件一51为气缸，通过气缸驱动夹板52向靠近固定板53的方向运动，使夹板52与固定板53将护管11夹紧，即可阻断水在软管12内部流动，并使软管12的一端形成一定的封闭空间，使水充满该封闭空间。

进一步的，参照说明书附图6，放线机构1内固定设置有支撑筒6，护管11位于支撑筒6内，使软管12充水保持笔直状态后，通过支撑筒6对护管11进行支撑，使护管11保持垂直于水面的状态。

需要说明的是，通过设置支撑筒6，对护管11进行支撑，使软管12在充水后，可使护管11的外壁与支撑筒6的内壁贴合，从而可在软管12保持笔直状态时，对软管12起到竖向限位的作用，使软管12可保持笔直的竖直状态。

在上述技术方案中，当地下水受到外部地质构造变动或地层的影响时，会形成倾斜的地下水流，此外，地下水在地下岩层和不透水层之间流动时，会因地质构造和地下水库的形成而导致水流呈倾斜状态，当倾斜的水流流向检测机构3时，此时水流流向与流速传感器不处于垂直状态，此时水流会对流速传感器施加额外的阻力或剪切力，导致测量结果出现偏差，为此本发明还提出了角度调节机构，用于在检测过程中，根据水流方向调整检测机构3的方向，使检测机构3始终与水流方向保持垂直状态。

进一步的，参照说明书附图4和图8，固定盒41上设置有角度调节机构，角度调节机构用于对检测机构3的角度进行调节，使检测过程中，遇到不同方向的水流时，使检测机构3可始终保持与水流方向处于垂直状态。

具体的，参照说明书附图4和图8，角度调节机构为角度调节组件一7，角度调节组件一7包括若干个固定架71，固定架71固定设置在固定盒41上，若干个固定架71远离固定盒41的一端均固定连接有支撑板72，支撑板72为弧形圆盘设置，竖杆31的中部固定设置有球体73，球体73活动设置在若干个支撑板72之间，角度调节组件一7还包括驱动件二74，驱动件二74的输出端连接有连接杆75，连接杆75的端部固定连接有横框架76，竖杆31的顶端固定设置有圆轴77，圆轴77滑动设置在横框架76内，固定盒41内固定设置有驱动件三78，驱动件三78的输出端固定连接有连接座79，驱动件二74固定设置在连接座79内。

需要说明的是，驱动件二74为气缸，驱动件三78为电机，气缸与电机通过线缆连接供电，线缆与护管11同步放线，当水流流向与检测机构3之间不处于垂直状态时，通过气缸驱动横框架76向下运动，使圆轴77可在横框架76内滑动，并在若干个支撑板72与球体73的作用下，可使竖杆31竖向旋转角度，并通过驱动电机，带动连接座79旋转，即可使竖杆31横向旋转角度，使其可实现对检测机构3的多角度调节，从而可在监测地下不同方向的水流流速时，对检测机构3的角度进行调节，使水流流向与检测机构3保持垂直状态，避免水流流向与检测机构3不处于垂直状态，造成测量误差的问题，提高了其测量精度。

具体的，参照说明书附图7，圆轴77上固定设置有两个限位板771，两个限位板771均与横框架76滑动接触。

需要说明的是，通过两个限位板771对横框架76的限位，可避免在对检测机构3的横向角度进行调节时，造成圆轴77滑出横框架76的问题。

在上述技术方案中，通过若干个呈弧形圆盘设置的支撑板72以及球体73对检测机构3进行支撑，可供检测机构3进行多角度调节，但是若干个呈弧形圆盘设置的支撑板72会在角度调节时，其极限角度为竖杆31与支撑板72解除时的角度，无法对检测机构3进行全方位的角度调节，为此本发明还提出一种角度调节组件二8，用于对检测机构3实现全方位的角度调节。

具体的，参照说明书附图9和图10，角度调节机构为角度调节组件二8，角度调节组件二8包括驱动件四81，驱动件四81的输出端固定连接有连接轴82，连接轴82与竖杆31的顶端固定连接，固定盒41内固定设置有驱动件五83，驱动件五83的输出端固定连接有连接板84，连接板84的端部固定连接有保护盒85，驱动件四81固定设置在保护盒85内。

需要说明的是，驱动件四81为电机一，驱动件五83为电机一，电机一驱动连接轴82带动检测机构3竖向旋转角度，电机二驱动连接板84旋转，并在保护盒85以及连接轴82的作用下，即可带动检测机构3横向旋转角度，且角度调节时，不会对检测机构3产生阻挡，可以对检测机构3进行全方位的角度调节。

在上述技术方案中，在将检测机构3通过套管2投放至地下水的过程中，其检测机构3在套管2内从上往下投放，在此过程中，可能会出现部分部件触碰套管2内壁，产生磕碰造成损坏检测机构3的问题，为此，本发明提出了一种导向机构9，用于在投放过程中，对检测机构3进行限位导向，避免投放过程中发生磕碰造成检测机构3损坏的问题。

具体的，参照说明书附图11和图12，固定盒41设置有导向机构9，导向机构9包括若干个侧杆91，固定盒41上固定设置有若干个支座93，侧杆91滑动设置在相对应的支座93内，侧杆91内转动设置有若干个导向轮92，侧杆91的端部固定设置有弹性件94。

需要说明的是，在投放过程中，通过使导向轮92与套管2内部接触，同时导向轮92在套管2内壁上滚动，起到限位导向作用，避免投放过程中发生磕碰造成检测机构3损坏的问题。

还需要说明的是，弹性件94为弹簧，通过弹簧的弹性形变，使侧杆91可伸缩变化，从而可使其使用于不同直径的套管2，从而可在不同的水监测井内使用。

参照说明书附图13，一种地下水监测井水文地质参数用测试装置的测试方法，包括以下步骤：

步骤一、通过放线机构1将检测机构3，从套管2内投放至地下水中；

步骤二、投放过程中，导向机构9通过使导向轮92与套管2内壁紧贴，对检测机构3进行限位导向；

步骤三、将检测机构3投放至地下水后，稳定机构4使检测机构3在地下水中保持稳定状态，且始终保持竖直状态；

步骤四、检测过程中，角度调节机构对检测机构3的角度进行调节，使检测机构3可始终保持与水流方向处于垂直状态。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种地下水监测井水文地质参数的测试装置，其特征在于，包括：放线机构（1）以及套管（2），所述放线机构（1）上绕设有护管（11），所述套管（2）设置于水监测井内，所述护管（11）远离放线机构（1）的一端连接有检测机构（3），放线机构（1）用于通过护管（11），将检测机构（3）从套管（2）内投放至地下水中；

所述检测机构（3）包括竖杆（31），所述竖杆（31）在竖直方向上设置有多个传感器（32），所述传感器（32）用于检测地下水流速；

所述护管（11）的端部设置有稳定机构（4），稳定机构（4）包括固定盒（41），所述固定盒（41）与护管（11）固定连接，所述竖杆（31）安装在固定盒（41）的底部，且竖杆（31）的端部与固定盒（41）的底部保持垂直状态，所述稳定机构（4）用于将检测机构（3）投放至地下水中后，使检测机构（3）在地下水中保持稳定，且检测机构（3）始终保持竖直状态；

所述稳定机构（4）还包括进水组件（42），进水组件（42）固定设置在固定盒（41）内，所述护管（11）内设置有软管（12），所述进水组件（42）用于在将检测机构（3）投放至地下水中的同时，抽取地下水并输送至软管（12）内，所述放线机构（1）上设置有封堵机构（5），所述封堵机构（5）用于在进水时，阻断水在软管（12）内部流动，使软管（12）在充水时，使软管（12）的一端形成一定的封闭空间，使水充满该封闭空间，并使软管（12）保持笔直状态；

所述放线机构（1）内固定设置有支撑筒（6），所述护管（11）位于支撑筒（6）内，使软管（12）充水保持笔直状态后，通过支撑筒（6）对护管（11）进行支撑，使护管（11）保持垂直于水面的状态；

所述固定盒（41）上设置有角度调节机构，角度调节机构用于对检测机构（3）的角度进行调节，使检测过程中，遇到不同方向的水流时，使检测机构（3）可始终保持与水流方向处于垂直状态。

2.根据权利要求1所述的一种地下水监测井水文地质参数的测试装置，其特征在于：所述封堵机构（5）包括驱动件一（51），所述驱动件一（51）的输出端连接有夹板（52），所述放线机构（1）内固定设置有固定板（53），所述护管（11）位于夹板（52）与固定板（53）之间。

3.根据权利要求2所述的一种地下水监测井水文地质参数的测试装置，其特征在于：所述角度调节机构为角度调节组件一（7），所述角度调节组件一（7）包括若干个固定架（71），所述固定架（71）固定设置在固定盒（41）上，若干个固定架（71）远离固定盒（41）的一端均固定连接有支撑板（72），所述支撑板（72）为弧形圆盘设置，所述竖杆（31）的中部固定设置有球体（73），所述球体（73）活动设置在若干个支撑板（72）之间，所述角度调节组件一（7）还包括驱动件二（74），驱动件二（74）的输出端连接有连接杆（75），连接杆（75）的端部固定连接有横框架（76），所述竖杆（31）的顶端固定设置有圆轴（77），所述圆轴（77）滑动设置在横框架（76）内，所述固定盒（41）内固定设置有驱动件三（78），所述驱动件三（78）的输出端固定连接有连接座（79），所述驱动件二（74）固定设置在连接座（79）内。

4.根据权利要求3所述的一种地下水监测井水文地质参数的测试装置，其特征在于：所述圆轴（77）上固定设置有两个限位板（771），两个限位板（771）均与横框架（76）滑动接触。

5.根据权利要求2所述的一种地下水监测井水文地质参数的测试装置，其特征在于：所述角度调节机构为角度调节组件二（8），所述角度调节组件二（8）包括驱动件四（81），所述驱动件四（81）的输出端固定连接有连接轴（82），所述连接轴（82）与竖杆（31）的顶端固定连接，所述固定盒（41）内固定设置有驱动件五（83），所述驱动件五（83）的输出端固定连接有连接板（84），所述连接板（84）的端部固定连接有保护盒（85），所述驱动件四（81）固定设置在保护盒（85）内。

6.根据权利要求3或5所述的一种地下水监测井水文地质参数的测试装置，其特征在于：所述固定盒（41）设置有导向机构（9），所述导向机构（9）包括若干个侧杆（91），所述固定盒（41）上固定设置有若干个支座（93），所述侧杆（91）滑动设置在相对应的支座（93）内，侧杆（91）内转动设置有若干个导向轮（92），侧杆（91）的端部固定设置有弹性件（94）。

7.一种如权利要求6所述的地下水监测井水文地质参数的测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、通过放线机构（1）将检测机构（3），从套管（2）内投放至地下水中；

步骤二、投放过程中，导向机构（9）通过使导向轮（92）与套管（2）内壁紧贴，对检测机构（3）进行限位导向；

步骤三、将检测机构（3）投放至地下水后，稳定机构（4）使检测机构（3）在地下水中保持稳定状态，且始终保持竖直状态；

步骤四、检测过程中，角度调节机构对检测机构（3）的角度进行调节使检测机构（3）可始终保持与水流方向处于垂直状态。