本發(fā)明屬于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、防止領(lǐng)域，是一種精確測量地下水位的裝置及方法。

背景技術(shù)：

由中國地質(zhì)大學(武漢)劉毅等人申報的“一種簡易地下水位測量裝置及測量方法”(申請公開號：CN105004400 A)中，其方法是將萬用表的正負表筆固定在重塊兩側(cè)，萬用表的負表筆與導線連接，導線另一端與萬用表連接。測量地下水位時，通過導線將萬用表的正負表筆放入井下，同時觀察萬用表正負表筆之間的電阻變化。當萬用表正負表筆未接觸地下水時，萬用表正負表筆之間的電阻應(yīng)該為無窮大，當萬用表正負表筆接觸地下水時，萬用表正負表筆之間的電阻應(yīng)該馬上變小。此時記錄下導線放入井下的長度，即可獲得地下水位的深度。

該測量方法在實際應(yīng)用中存在以下不足：一是由于重塊較細，當遇到鉆孔陡傾角裂隙發(fā)育時，重塊易卡在裂隙處；二是當遇到鉆孔某深度處有裂隙水涌出時，會引起萬表用指針偏轉(zhuǎn)，從而造成誤判；三是在對深井測試時，重塊在下放過程中易產(chǎn)生晃動，使萬用表正負表筆沾上粘土后，電阻發(fā)生變化，而造成誤判；四是測試數(shù)據(jù)不能保存，技術(shù)人員無法對測試結(jié)果的準確性進行后續(xù)復核和校正；五是測試過程全憑測試人員根據(jù)經(jīng)驗進行判斷，精度不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種精確測量地下水位的裝置及方法，旨在解決現(xiàn)有地下水位測量結(jié)果不準確的問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種精確測量地下水位的裝置，該裝置包括采集器、2根井中電極、深度傳感器、地表電極以及電纜；

所述深度傳感器以及地表電極分別與采集器的深度傳感器信號輸入端以及地表電極信號輸入端導線連接；所述井中電極傳感器與采集器的井中電極信號輸入端電纜連接；所述采集器包括報警模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊；其中，

所述報警模塊，用于井中電極傳感器與地下水面接觸時啟動報警；

所述深度傳感器，用于實時監(jiān)測隨水位電極傳感器下放于井中時電纜的下放深度；

所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于采集2根井中電極之間的電阻、地表電極與每個井中電極之間的電阻以及電纜下放深度，并根據(jù)采集結(jié)果計算出準確的地下水位深度。

優(yōu)選地，所述裝置還包括三腳架；其中，所述深度傳感器固定在三腳架頂端，所述電纜繞在三腳架滾輪上。

優(yōu)選地，所述裝置還包括絕緣材料制成的保護罩，所述保護罩表面均布有透水孔；其中，所述保護罩內(nèi)固定有所述2根井中電極。

優(yōu)選地，所述采集器還包括設(shè)于內(nèi)部的記錄模塊和儲存模塊，所述記錄模塊、儲存模塊均與數(shù)據(jù)處理模塊相連接；其中，所述記錄模塊用于各傳感器的記錄測量過程，所述儲存模塊用于保存各傳感器的測量數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理模塊的計算結(jié)果。

優(yōu)選地，所述深度傳感器設(shè)有調(diào)整零模塊；所述調(diào)整零模塊，用于將深度傳感器采集的深度數(shù)據(jù)歸零。

優(yōu)選地，所述報警模塊為聲報警和光報警一種或組合；其中，所述報警設(shè)定為當2根井中電極之間的電阻、地表電極與每個水位電極傳感器之間的電阻同時低于預定值時報警。

一種精確測量地下水位的方法，通過上述精確測量地下水位的裝置進行測量，該方法包括以下步驟：

S1、將深度傳感器置于井口，將地表電極插入井口旁地表下；

S2、將2根井中電極連接電纜后下放到井中，在所述井中電極底端位于井口時，將深度傳感器調(diào)零；

S3、啟動采集器，慢慢將2根井中電極的探頭往井中下放，并觀察數(shù)據(jù)采集情況和報警情況；

S4、通過采集器采集所述2根井中電極之間的電阻、地表電極與2根井中電極之間的的電阻和深度傳感器的讀數(shù)，來準確的計算出地下水位深度。

優(yōu)選地，所述步驟S1還包括：將三角架安裝于井口，并將深度傳感器安放于三角架上；

步驟S2中，所述電纜繞在三腳架滾輪上。

本發(fā)明提供了一種精確測量地下水位的裝置及方法。在本發(fā)明中，2根井中電極的探頭在未接觸到水的時，2根電極之間、地表電極和井中電極之間的電阻非常高，一般達幾千Ω，甚至更高；若2根井中電極的探頭在接觸到水的時，2跟電極之間、地表電極和井中電極之間的電阻非常地，一般100Ω左右，甚至更低，通過數(shù)值大小的變化或者曲線的拐點來判斷探頭是否進入水中。該發(fā)明在地面增加測量電極主要是在2根井中電極在未進入水時探頭中被泥土、金屬等物體短路后，其電阻均非常低，若僅通過2根井電極的電阻大小來判斷，很容易誤判；即使2根井中電極的探頭中的電極若被泥土、金屬等物體短路，但通過增加測量2根井中電極(1根或2根均可)電極與地表電極的電阻大小，僅當2根井中電極進入水后其電阻才會明顯變低，保證了水位測試的準確、可靠。

相比于現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明利用井中2根井中電極之間的電阻、地表電極與井中水位電極傳感器間的電阻綜合起來判斷，則大大提高了準確性。

(2)本發(fā)明通過在2根井中電極外面加了一個保護罩，有效防止鉆孔孔壁的裂隙水或泥土造成兩個電極短路。

(3)本發(fā)明利用深度傳感器記錄探頭的深度，且探頭在任何位置時均可對探頭進行調(diào)零，以便進行微調(diào)。

(4)本發(fā)明采集器可以對井中2根井中電極的深度、井中2根井中電極的電阻、地表電極與井中2根井中電極的電阻等參數(shù)進行保存，便于室內(nèi)技術(shù)人員對水位進行校核，大大保證了對水位判斷的準確性。

(5)本發(fā)明電纜與電極采用防水處理，主體材料采用橡膠或其他絕緣材料，電纜接頭處應(yīng)進行密封處理，防止水滲入絕緣層。

(6)本發(fā)明采集器設(shè)有聲報警系統(tǒng)，當2根井中電極之間的電阻和地表電極與井中水位電極傳感器的電阻同時小于某一設(shè)定值(如：100Ω)時，則啟動聲報警，以提醒測試人員注意探頭已到水位附近，請人工判斷準確的位置。

附圖說明

圖1是本發(fā)明精確測量地下水位的裝置工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明裝置中采集器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1是本發(fā)明精確測量地下水位的裝置工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明裝置中采集器的結(jié)構(gòu)示意圖。

一種精確測量地下水位的裝置，該裝置包括采集器1、2根井中電極2、深度傳感器3、地表電極4以及電纜5；

如圖2所示，所述采集器1表面設(shè)有一對井中電極信號輸入端1-1、一個地表電極信號輸入端1-2和一個深度傳感器信號輸入端1-3，且所述采集器1內(nèi)部設(shè)有報警模塊1-4以及數(shù)據(jù)處理模塊1-5；所述井中電極信號輸入端1-1、地表電極信號輸入端1-2、深度傳感器信號輸入端1-3以及報警模塊1-4均與數(shù)據(jù)處理模塊1-5電信號連接；

所述深度傳感器3以及地表電極4分別與采集器1的深度傳感器信號輸入端1-3以及地表電極信號輸入端1-2屏蔽電纜線連接；所述2根井中電極2與采集器1的井中電極信號輸入端1-1電纜5連接；其中，

所述報警模塊1-4，用于水位電極傳感器與地下水面接觸時啟動報警；

所述深度傳感器3，用于實時監(jiān)測隨水位電極傳感器下放于井8中時電纜5的下放深度；

所述數(shù)據(jù)處理模塊1-5，用于采集2根井中電極2之間的電阻、地表電極4與每個水位電極傳感器2之間的電阻以及電纜5下放深度，并根據(jù)采集結(jié)果計算出準確的地下水位深度。

在本發(fā)明實施例中，所述報警模塊1-4為聲報警和光報警一種或組合；其中，所述報警設(shè)定為當2根井中電極2之間的電阻、地表電極4與每個水位電極傳感器2之間的電阻同時低于預定值時報警。

本發(fā)明電纜5與各傳感器采用防水處理，主體材料采用橡膠或其他絕緣材料，電纜5接頭處應(yīng)進行密封處理，防止水滲入絕緣層。

在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供了一種精確測量地下水位的方法，包括以下步驟：

S1、將深度傳感器3置于井口，將地表電極4插入井口旁地表下；

S2、將2根井中電極2連接電纜5后下放到井中，在所述井中電極2底端位于井口時，將深度傳感器3調(diào)零；

S3、啟動采集器1，慢慢將2根井中電極2的探頭往井中下放，并觀察數(shù)據(jù)采集情況和報警情況；

S4、通過采集器1采集所述2根井中電極2之間的電阻、地表電極4與2根井中電極2之間的的電阻和深度傳感器3的讀數(shù)，來準確的計算出地下水位深度。

在本發(fā)明的實際應(yīng)用過程中，通過將2根井中電極2連接電纜5后下放到井8中，將深度傳感器3固定在井8口正上方，將地表電極4插入到井8口旁的地表下。當2根井中電極2剛浸入到井8口水位下時，采集器1所采集到的2根井中電極、井中電極和地表電極之間的電阻小于預定的報警電阻時，并控制報警模塊1-4啟動報警，以提醒測試人員注意探頭已到水位附近，請人工判斷準確的位置。工作人員得到報警信號后停止下放2根井中電極2。與此同時，通過深度傳感器3檢測電纜5的下放深度，并結(jié)合地表電極4測量其與每個水位電極傳感器2之間的電阻來復核探頭是否真正進行地下水。

此時，采集器1讀取所述2根井中電極2之間的電阻、下放深度以及地表電極4與每個水位電極傳感器2之間的電阻，通過對電纜長度、2根井中電極之間的電阻和地表電極與每個水位電極傳感器之間的電阻大小的變化或深度-電阻曲線的拐點來的綜合分析，以獲得準確的地位水位深度。

本發(fā)明主要利用到空氣是電的絕緣體、水和大地是電的導體，通過對電極間的電阻在空氣和水中不同的值進行判斷，在測量時，不僅測量放入井8下的2根井中電極2之間的電阻，而且也測量地表電極4與2根井中電極2之間的電阻；其中，若2根井中電極2在下井8過程中遇水或粘上井8中的泥土，則采集器1測試到2根井中電極2之間的電阻值就很低；若僅是2根井中電極2因被泥土相連而短路，則地表電極4與2根井中電極2之間的電阻仍然為無窮大∞，利用井8中2根井中電極2之間的電阻、地表電極4與井8中2根井中電極2間的電阻綜合起來判斷，則大大提高了準確性。

此外，本發(fā)明利用深度傳感器3記錄2根井中電極2的深度，且2根井中電極2在任何位置時均可對當前探測深度進行調(diào)零，通過采集器1記錄到的深度可隨時了解探頭所在的位置，根據(jù)需要隨時進行重新計算，相比直接通過卷尺或皮尺來量取更加準確、方便，同時將探頭的深度和相關(guān)電阻都信息全部被采集器1記錄下來，便于生成深度-電阻曲線，使綜合判斷地下水位的深度更加快捷、準確。

在進一步的實施過程中，為便于操作，在本發(fā)明實施例中，上述精確測量地下水位的裝置還包括三腳架6；其中，所述深度傳感器3安放于三角架6上，所述電纜5繞在三腳架6滾輪上。

測量時，將三腳架6架設(shè)在井8口上，與水位電極傳感器2連接的電纜5繞過井8口三腳架6頂端的滑輪將水位電極傳感器2放入井8下。

在進一步的實施過程中，為保證水位電極傳感器2測量數(shù)據(jù)的準確性，在本發(fā)明實施例中，上述精確測量地下水位的裝置還包括保護罩7，保護罩7表面均布有透水孔；其中，所述保護罩7內(nèi)固定有所述2根井中電極2。

在本發(fā)明實施例中，保護罩7的作用是防止2根井中電極2晃動時與井8壁接觸而粘上泥土，或落入井8壁的裂隙內(nèi)，影響測量進程和測量精度；保護罩7采用強度較高的絕緣材料制成；保護罩7內(nèi)設(shè)有固定水位電極傳感器2的溝槽，以確保兩電極之間的間距始終不變，防止兩電極短路。

在進一步的實施過程中，更具體的，為便于技術(shù)人員進行后續(xù)分析，上述采集器1還包括設(shè)于內(nèi)部的記錄模塊1-6和儲存模塊1-7，所述記錄模塊1-6、儲存模塊1-7均與數(shù)據(jù)處理模塊1-5電連接；其中，所述記錄模塊1-6，用于各傳感器的記錄測量過程；所述儲存模塊1-7用于保存各傳感器的測量數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理模塊1-5的計算結(jié)果。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。