多钻孔含水层水流流速流向测定方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及水文地质参数测定技术系统，具体涉及一种多钻孔含水层水流流速流向测定方法及系统，本发明专利技术的测定方法包括：在多个钻孔中设置电极；对其中一个钻孔中的电极供电；在供电电极的钻孔中投入电解质，并记录投放时间；测量其余钻孔中的电极电位，并记录电位测量时间；确定含水层水流的流速和流向。本发明专利技术提供的技术方案是基于多钻孔条件，利用充电法，在多个钻孔中布置测试系统，通过等电位点测量，可以高效、快捷、准确、无放射性污染地测定深孔地下水的流速流向。

【技术实现步骤摘要】
多钻孔含水层水流流速流向测定方法及系统
本专利技术涉及水文地质参数测定技术系统，具体涉及一种多钻孔含水层水流流速流向测定方法及系统。
技术介绍
在工程实践中，许多工程项目需要在工程场地施工多个钻孔进行水文地质及工程地质参数采测，以能够较准确评价工程施工时的水文地质条件，例如矿山井筒工程，会在井筒施工前，施工一系列井筒检查孔；在井筒穿过厚松散层中需要利用施工多外冻结孔进行地层冻结等，期间需要掌握地下水含水层的水流流速和流向等参数，有效指导井筒灌注浆等工程施工。钻孔施工过程中揭露有深部地下水含水层，其含水层的水流流速、流向等是一项重要的水文地质参数。这些参数的掌握对于了解地下水流动及钻孔灌注浆等工程施工具有重要的指导意义。目前，测定地下水流速流向的方法主要有间接的抽水实验法和直接的示踪法。间接抽水实验法通过三角形钻孔法绘得等水位线图，间接算得流速流向，且抽水试验会扰动天然流场，其结果可靠性和代表性差，而且该方法操作复杂，尤其在含水层大埋深时更难实施。直接示踪法主要为单井同位素稀释技术，以放射性同位素为示踪剂。1957年德国科学家Moser首先提出利用放射性同位素作为指示剂在单井中测定地下水流速流向，至今为止，该方法测定含水层中地下水的渗透流速流向取得了极大的成功。但是该方法还是存在着不可忽视的缺点，同位素单孔稀释试验在示踪剂投放过程中属于带有放射性操作，放射性同位素的存放、现场投放、防护、测试以及辅助人员配合工作容易发生放射性事故，对工作人员人身健康及环境造成极其严重的伤害。且放射性示踪剂种类稀少并且每次使用前都需重新检验其是否适用，存在一定的局限性。直接示踪法一般包括多孔示踪试验与单孔示踪试验：多孔示踪试验一般包括一个投源孔与若干个监测孔，在投源孔内投入示踪剂，在监测孔内监测示踪剂浓度的变化，由于孔的数量较多，所以试验成本高，试验周期长；单孔示踪试验是一种基于单孔稀释理论的流速流向探测方法，在目前地下水流速流向探测中有着广泛的应用，但是在探测过程中，需要探头位于钻孔中央才能准确测量到流速与流向，而由于探头尺寸与钻孔大小有着一定的差距，一般在测量过程中都会出现偏心的情况，从而导致测量失真。并且，在现有的探测装置中，装置的探头一般较大，以放置所需要的模块，由于探头的作用，地下水会因探头的存在而受到干扰，因此使探测到的结果产生误差。而深部钻孔的含水层一般埋深较大，相关方法不适用于进行井中测量，因此，亟需一种更加安全、快捷准确的深孔地下水流速流向测定方法及系统。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供一种多钻孔含水层水流流速流向测定方法及系统，基于多钻孔条件，利用充电法，在多个钻孔中布置测试系统，通过等电位点测量，可以高效、快捷、准确、无放射性污染地测定深孔地下水的流速流向。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供一种多钻孔含水层水流流速流向测定方法，包括：在多个钻孔中设置电极；对其中一个钻孔中的电极供电；在供电电极的钻孔中投入电解质，并记录投放时间；测量其余钻孔中的电极电位，并记录电位测量时间；确定含水层水流的流速和流向。在上述的多钻孔含水层水流流速流向测定方法中，优选地，所述在多个钻孔中设置电极之前，还包括：在目标区域地面布置多个钻孔，多个所述钻孔按一定规律分布；测量并记录每个钻孔的位置数据。在上述的多钻孔含水层水流流速流向测定方法中，优选地，所述多个钻孔按一定规律分布，包括：多个钻孔呈米字形或十字形分布；优选地，对其中一个钻孔中的电极供电，包括：对米字形或十字形分布中心位置处的钻孔中的电极供电。在上述的多钻孔含水层水流流速流向测定方法中，优选地，所述测量其余钻孔中的电极电位，包括：投放电解质之前，测量其余钻孔电极电位，得到正常等位线；投放电解质一定时间后，测量其余钻孔中电极电位，得到异常等位线；重复测量其余钻孔中电极电位，得到多条异常等位线。在上述的多钻孔含水层水流流速流向测定方法中，优选地，所述确定含水层水流的流速和流向，包括：将异常等位线与正常等位线进行比较，得到含水层水流的流向；优选地，具体包括：将异常等位线相对于正常等位线的最大位移方向作为含水层水流的流向；选取多条异常等位线所得到的不同流向的中间位置作为最终流向。在上述的多钻孔含水层水流流速流向测定方法中，优选地，所述确定含水层水流的流速和流向，包括：沿同一方向对多个钻孔中的电极进行等位点监测，并分别记录监测时间；根据测得等位点的位置和监测时间，计算含水层水流流速。本专利技术还提供一种多钻孔含水层水流流速流向测定系统，包括：钻孔，所述钻孔有多个，设置在目标区域地面，钻孔深度不低于目标区域的土壤含水层深度；电极，所述电极有多个，分别设置在钻孔内部，电极端部与含水层水流接触，用于导电；供电装置，所述供电装置与其中一个电极连接，用于通过电极向含水层内水流供电；测量装置，所述测量装置与其余电极连接，用于通过电极测量电极末端含水层的电位。在上述的多钻孔含水层水流流速流向测定系统中，优选地，还包括：计时装置，所述计时装置用于记录对电极或钻孔进行操作时间；优选地，所述计时装置用于记录向钻孔投放电解质的时间和每次测量电位的时间。在上述的多钻孔含水层水流流速流向测定系统中，优选地，所述钻孔按一定规律分布；优选地，所述钻孔呈米字形或十字形排布；再优选地，电极包括供电电极和测量电极，所述供电电极设置在十字形或米字形中心位置的钻孔内部，多个所述测量电极分别设置在其余钻孔内部；再优选地，所述供电电极与供电装置连接，所述测量电极与测量装置连接；再优选地，所述供电电极与测量电极末端均处于含水层同一深度。在上述的多钻孔含水层水流流速流向测定系统中，优选地，所述测量装置包括测试仪器、测量电缆和滑轮，所述测试仪器设置在钻孔外部地面，所述滑轮固定设置在钻孔孔口上方，所述测量电缆一端连接测试仪器，另一端绕过滑轮后竖直伸入钻孔并连接钻孔内部的测量电极；优选地，所述供电装置包括电源、供电电缆和滑轮，所述电源设置在钻孔外部地面，所述滑轮固定设置在钻孔孔口上方，所述供电电缆一端连接测试仪器，另一端绕过滑轮后竖直伸入钻孔并连接钻孔内部的供电电极。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有如下优异效果：本专利技术提供了一种多钻孔含水层水流流速流向测定方法，具有如下有益效果：1、本专利技术的测定方法工作原理明确，测量过程简单方便，生产效率高，结果准确可靠，具有广泛的适用性；2、本专利技术的测定方法所用元器件普遍，无需特殊处理，造价低廉，方法容易实现；3、本专利技术的测定方法所采用的充电体规模越大，埋藏越浅，应用充电法的效果越理想，该方法将测点设置在钻孔含水层中，充电体规模较大，相对埋藏较浅，方法应用较为理想；4、本专利技术的测定方法投放电解质，不会发生放射性事故，不会对工作人员人身健康及环境造成极其严重的伤害。本专利技术还提供一种多钻孔含水层水流流速流向测定系统，有益效果与多钻孔含水层水流流速流向测定方法类似，不再赘述。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。其中：图1为本专利技术一实施例所提供的多钻孔含水层水流流速流向测定方法的流程示意图；图2为本专利技术另一实施例所提供的多钻孔含水层水流流速流向测定方法的流程示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多钻孔含水层水流流速流向测定方法，其特征在于，所述测定方法包括：在多个钻孔中设置电极；对其中一个钻孔中的电极供电；在供电电极的钻孔中投入电解质，并记录投放时间；测量其余钻孔中的电极电位，并记录电位测量时间；确定含水层水流的流速和流向。

【技术特征摘要】
1.一种多钻孔含水层水流流速流向测定方法，其特征在于，所述测定方法包括：在多个钻孔中设置电极；对其中一个钻孔中的电极供电；在供电电极的钻孔中投入电解质，并记录投放时间；测量其余钻孔中的电极电位，并记录电位测量时间；确定含水层水流的流速和流向。2.如权利要求1所述的多钻孔含水层水流流速流向测定方法，其特征在于，所述在多个钻孔中设置电极之前，还包括：在目标区域地面布置多个钻孔，多个所述钻孔按一定规律分布；测量并记录每个钻孔的位置数据。3.如权利要求2所述的多钻孔含水层水流流速流向测定方法，其特征在于，所述多个钻孔按一定规律分布，包括：多个钻孔呈米字形或十字形分布；优选地，对其中一个钻孔中的电极供电，包括：对米字形或十字形分布中心位置处的钻孔中的电极供电。4.如权利要求2所述的多钻孔含水层水流流速流向测定方法，其特征在于，所述测量其余钻孔中的电极电位，包括：投放电解质之前，测量其余钻孔电极电位，得到正常等位线；投放电解质一定时间后，测量其余钻孔中电极电位，得到异常等位线；重复测量其余钻孔中电极电位，得到多条异常等位线。5.如权利要求4所述的多钻孔含水层水流流速流向测定方法，其特征在于，所述确定含水层水流的流速和流向，包括：将异常等位线与正常等位线进行比较，得到含水层水流的流向；优选地，具体包括：将异常等位线相对于正常等位线的最大位移方向作为含水层水流的流向；选取多条异常等位线所得到的不同流向的中间位置作为最终流向。6.如权利要求5所述的多钻孔含水层水流流速流向测定方法，其特征在于，所述确定含水层水流的流速和流向，包括：沿同一方向对多个钻孔中的电极进行等位点监测，并分别记录监测时间；根据测得等位点的位置和监测时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平松，程桦，姚直书，许光泉，荣传新，李圣林，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34