CN110631654B - 一种基于地下水的深度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于地下水的深度测量方法，属于地下水测量领域，一种基于地下水的深度测量方法，它运用水位测量装置并配合地下水深度测量方法的步骤进行操作，当潜水层的水位位于两条安全线之间时，水位测量装置能够对潜水层表面距离地面之间的距离进行测量并记录，当潜水层的水位位于第一安全线下端时，在水位测量装置和无人潜水机的配合作用下，可以实时得出潜水层的实际深度，以及距离地面的深度，从而对潜水层的深度数据进行测量并记录，同时在相关系统之间的连接作用下，能够对检测到的不正常的水位进行实时数据反馈以及采取相对应的应急措施，减小因潜水层内水位的不正常的变化和水位不准确的测量，对社会经济造成的影响。

Description

一种基于地下水的深度测量方法

技术领域

本发明涉及地下水测量领域，更具体地说，涉及一种基于地下水的深度测量方法。

背景技术

地下水与人类的关系十分密切，井水和泉水是人类日常使用最多的地下水，占据着不可替代的地位。不过，地下水也会造成一些危害，如地下水过多，会引起铁路、公路塌陷，淹没矿区巷道，形成沼泽地等。伴随着人类在地球上活动的广度和深度逐步扩大及加深，浅部和深部地下水资源均受到不同程度上的影响。由中国地质科学院水文环境地质研究所实施的国土资源大调查计划项目《华北平原地下水污染调查评价》成果显示：华北平原浅层地下水综合质量整体较差，且污染较为严重，未受污染的地下水仅占采样点的55.87％。深层地下水综合质量略好于浅层地下水，污染较轻。与此同时，人类活动对地下水量影响也较为显著。例如，世界上大多数石油开采都会利用地下水资源进行加压，以此将同等体积的油体压至地表以获利用，煤矿开采中遇含水层会先行抽水泄压(露天煤矿开采时遇地下水层采用疏干井进行疏干)，继而开采煤层。由此可见，人类活动对地下水位影响十分巨大，甚至可能导致地下水系紊乱和退减，乃至整层地下水消失，这对区域的生活、工业用水来源提出较大挑战，如若处理不当，将会造成人员、财产的巨大损失。

目前，对于地下水位的测量，国内外相关单位只是对各自的学科知识和用途十分有限的设备装置加以利用，没有可以自动跟踪探测井内地下水位的装置出现。例如，当一口观测井打通后，便利用水位仪下放至水层内，通过感应装置得到水位仪距离水面高度，再通过井口下方的电线长度计算出水面距离地表井口的高度。然而，这种方法过于局限，误差大，且受地形、地层及自身构造等多种因素影响，无法真实可靠地得出地下水位的时间和空间变化。可见，对于可随观测井内水面升降进行实时跟踪的智能地下水位测量装置的研发和使用，是十分必要的。

但是，现有的地下水位测量仪器和装置，均无法做到随地下水位进行动态实时跟踪，在大型矿业开采、油田开发，以及在人类活动密集区域作业，无法做到精准、快速地测量和数据处理，限制了开发进程。因此，具有可随地下水位升降而实时智能跟踪测量，及地表井口设备实时对测量仪电子信号进行数字化处理，及端口数据输出等功能的全套测量方法和测量装置的开发显得尤为重要。

针对上述问题，请参阅申请号为：CN201610997393.7的中国发明专利，公开了《地下水位测量方法》，将测量装置自由下放到井内，当测量装置触及到地下水水面时，记录连接电线的下放长度，可得出地下水位；当测量装置触及到地下水水面后，继续下放测量装置至其位于水面以下一定距离后停止下放，根据水压数值，经换算可得出测量装置在水面以下的距离；当地下水位下降时，测量装置测得的水压数值变小，继续下放测量装置，直至测量装置位于水面以下同样距离，根据连接电线继续下放的长度，经计算可得出地下水位；当地下水位上升时，测量装置测量得到的水压数值变大，根据变化后的水压数值，得出测量装置在水面以下的距离，经计算可得出地下水位。本发明的地下水位测量方法，可在地下水位变化时进行实时跟踪测量。

上述发明在测量的过程中需要对电线进行下放，该过程通过人工进行精准操作，使得对水位的测量不具有时效性，且地下水为活水，具有流动性，通过电线下放测量装置的方式，测量装置在水中会发生随水流动的情况，此时将下放电线的长度作为水位变化的深度时，测量结果则不准确。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于地下水的深度测量方法，它通过水位测量装置的作用并配合地下水深度测量方法的步骤进行操作，当潜水层的水位位于两条安全线之间时，水位测量装置能够对潜水层表面距离地面之间的距离进行测量并记录，当潜水层的水位位于第一安全线下端时，在水位测量装置和无人潜水机的配合作用下，可以实时得出潜水层的实际深度，以及距离地面的深度，从而对潜水层的深度数据进行测量并记录，同时在相关系统之间的连接作用下，能够对检测到的不正常的水位进行实时数据反馈以及采取相对应的应急措施，减小因潜水层内水位的不正常的变化和水位不准确的测量，对社会经济造成的影响。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于地下水的深度测量方法，所述地下水深度测量方法的步骤为：

步骤一、将无人潜水机通过人工遥控下放至潜水层水底，并测量得出此时潜水层的深度，记录该深度为：h1；

步骤二、将水位测量装置安装完成后，水位测量装置上端的激光测距仪，测量此时的潜水层水面与地面之间的距离，记录该距离为：h2，此时潜水层水底与地面之间的距离为：h1+h2；

步骤三、当水位在第一安全线之上以及第二安全线之下时，水位测量装置对地下水潜水层的上升或下降的距离进行实时检测并记录，记录该距离为：h4,该种情况下潜水层深度为：h1±h4，当水位下降至第一安全线之下时，工作人员下放无人潜水机，此时无人潜水机测得的深度仍为潜水层的深度，记录该深度为：h3，此时潜水层的水面与地面之间的距离为：h1+h2-h3；

步骤四、水位下降至第一安全线之下时，控制器将收集到的数据分析处理后，上传至云端系统，当数据落入预警范围内时，预警系统启动；

步骤五、针对预警系统分析的相关传输数据，应急处理系统采取对应的应急处理措施；

步骤六、采取应急处理措施后，通过无人潜水机和水位测量装置水位测量装置对潜水层水位再次实时监控。

进一步的，所述控制器与云端系统通过无线传输模块相连接，所述云端系统与预警系统相连接，所述预警系统与应急处理系统相连接，通过上述系统之间的相互连接，能够将潜水层距离地面的深度以及潜水层本身的深度数据实时记录并上传，从而能够实时监控潜水层的水位变化。

进一步的，所述无线传输模块为WIFI信号传输，通过无线信号传输，能够减少电线的使用，便于工作人员对所用装置的安装和拆卸。

进一步的，所述控制器包括信息收集模块、信息处理模块，所述信息收集模块与信息处理模块电性连接，控制器能够将与其相连接的压力传感器接收到的信息进行实时监控并记录，从而使与控制器相连的相关系统做出对应处理。

进一步的，所述地面靠近水位测量装置的一端内壁开凿有滑道，所述水位测量装置靠近滑道的一端固定连接有限位块，所述限位块与滑道相互匹配，所述水位测量装置下端固定连接有压力传感器，所述压力传感器与控制器电性连接。

进一步的，所述水位测量装置外端转动连接有滚珠，所述滚珠与滑道内端壁相互接触，所述滚珠外端涂设有防腐耐磨涂层，通过滚珠的作用，能够将水位测量装置与地面之间的滑动摩擦，转化成滚珠与滑道内端壁之间的滚动摩擦，便于使水位测量装置能够随着地面内水位的变化位置发生相应的变化。

进一步的，所述水位测量装置上端固定连接有激光测距仪，所述地面上固定连接有定位块，所述激光测距仪与定位块位置相对应，当地面中的水位于安全水位线上方时，水位测量装置能够实时得知地面距离地面潜水层之间的距离，便于工作人员对地面的水位进行实时监测。

进一步的，所述水位测量装置下端固定连接有泡沫漂浮板，所述泡沫漂浮板与水位测量装置下端壁相互匹配，通过泡沫漂浮板能够将其漂浮在水面上，使水位测量装置能够随水位的变化而变化，从而使水位测量装置对水位的变化进行实时监测并记录。

进一步的，所述滑道底端壁为步骤三和步骤四中提到的第一安全线的位置，当地面中的水位低于安全线时，压力传感器底端无法与潜水层的上表面相互接触，此时压力传感器显示为无压力状态，能够触发与压力传感器相连接的控制器，采取相对应的应急措施。

进一步的，所述滑道的上端壁为步骤三和步骤四中提到的第二安全线的位置，在第二安全线的作用下，能够通过压力传感器检测到的不正常的压力值，侧面反映出水位的不正常状态，从而能够使相关系统采取相对应的应急措施。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案通过水位测量装置的作用并配合地下水深度测量方法的步骤进行操作，当潜水层的水位位于两条安全线之间时，水位测量装置能够对潜水层表面距离地面之间的距离进行测量并记录，当潜水层的水位位于第一安全线下端时，在水位测量装置和无人潜水机的配合作用下，可以实时得出潜水层的实际深度，以及距离地面的深度，从而对潜水层的深度数据进行测量并记录，同时在相关系统之间的连接作用下，能够对检测到的不正常的水位进行实时数据反馈以及采取相对应的应急措施，减小因潜水层内水位的不正常的变化和水位不准确的测量，对社会经济造成的影响。

（2）控制器与云端系统通过无线传输模块相连接，云端系统与预警系统相连接，预警系统与应急处理系统相连接，通过上述系统之间的相互连接，能够将潜水层距离地面的深度以及潜水层本身的深度数据实时记录并上传，从而能够实时监控潜水层的水位变化。

（3）无线传输模块为WIFI信号传输，通过无线信号传输，能够减少电线的使用，便于工作人员对所用装置的安装和拆卸。

（4）控制器包括信息收集模块、信息处理模块，信息收集模块与信息处理模块电性连接，控制器能够将与其相连接的压力传感器接收到的信息进行实时监控并记录，从而使与控制器相连的相关系统做出对应处理。

（5）地面靠近水位测量装置的一端内壁开凿有滑道，水位测量装置靠近滑道的一端固定连接有限位块，限位块与滑道相互匹配，水位测量装置下端固定连接有压力传感器，压力传感器与控制器电性连接。

（6）水位测量装置外端转动连接有滚珠，滚珠与滑道内端壁相互接触，滚珠外端涂设有防腐耐磨涂层，通过滚珠的作用，能够将水位测量装置与地面之间的滑动摩擦，转化成滚珠与滑道内端壁之间的滚动摩擦，便于使水位测量装置能够随着地面内水位的变化位置发生相应的变化。

（7）水位测量装置上端固定连接有激光测距仪，地面上固定连接有定位块，激光测距仪与定位块位置相对应，当地面中的水位于安全水位线上方时，水位测量装置能够实时得知地面距离地面潜水层之间的距离，便于工作人员对地面的水位进行实时监测。

（8）水位测量装置下端固定连接有泡沫漂浮板，泡沫漂浮板与水位测量装置下端壁相互匹配，通过泡沫漂浮板能够将其漂浮在水面上，使水位测量装置能够随水位的变化而变化，从而使水位测量装置对水位的变化进行实时监测并记录。

（9）滑道底端壁为步骤三和步骤四中提到的第一安全线的位置，当地面中的水位低于安全线时，压力传感器底端无法与潜水层的上表面相互接触，此时压力传感器显示为无压力状态，能够触发与压力传感器相连接的控制器，采取相对应的应急措施。

（10）滑道的上端壁为步骤三和步骤四中提到的第二安全线的位置，在第二安全线的作用下，能够通过压力传感器检测到的不正常的压力值，侧面反映出水位的不正常状态，从而能够使相关系统采取相对应的应急措施。

附图说明

图1为本发明的步骤流程结构示意图；

图2为本发明水位位于两条安全线之间状态时的结构示意图；

图3为图2的A处结构示意图；

图4为本发明水位位于第一安全线之下状态时的结构示意图；

图5为本发明中相关系统的连接结构示意图。

图中标号说明：

1地面、101滑道、2潜水层、3水位测量装置、301限位块、302压力传感器、303激光测距仪、304定位块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

一种基于地下水的深度测量方法，地下水深度测量方法的步骤为：

步骤一、将无人潜水机通过人工遥控下放至潜水层2的水底，并测量得出此时潜水层2的深度，记录该深度为：h1；

步骤二、将水位测量装置3安装完成后，水位测量装置3上端的激光测距仪303，测量此时的潜水层水面与地面1之间的距离，记录该距离为：h2，此时潜水层2水底与地面之间的距离为：h1+h2；

步骤三、当水位在第一安全线之上以及第二安全线之下时，水位测量装置3对地下水潜水层的上升或下降的距离进行实时检测并记录，记录该距离为：h4,该种情况下潜水层深度为：h1±h4，当水位下降至第一安全线之下时，工作人员下放无人潜水机，此时无人潜水机测得的深度仍为潜水层2的深度，记录该深度为：h3，此时潜水层2的水面与地面1之间的距离为：h1+h2-h3；

步骤四、水位下降至第一安全线之下时，控制器将收集到的数据分析处理后，上传至云端系统，当数据落入预警范围内时，预警系统启动；

步骤五、针对预警系统分析的相关传输数据，应急处理系统采取对应的应急处理措施；

步骤六、采取应急处理措施后，通过无人潜水机和水位测量装置水位测量装置3对潜水层2水位再次实时监控。

控制器与云端系统通过无线传输模块相连接，云端系统与预警系统相连接，预警系统与应急处理系统相连接，通过上述系统之间的相互连接，能够将潜水层2距离地面的深度以及潜水层2本身的深度数据实时记录并上传，从而能够实时监控潜水层2的水位变化，无线传输模块为WIFI信号传输，通过无线信号传输，能够减少电线的使用，便于工作人员对所用装置的安装和拆卸。控制器包括信息收集模块、信息处理模块，信息收集模块与信息处理模块电性连接，控制器能够将与其相连接的压力传感器302接收到的信息进行实时监控并记录，从而使与控制器相连的相关系统做出对应处理。

地面1靠近水位测量装置3的一端内壁开凿有滑道101，现有的地下水潜水层深度一般在5-10米，因此滑道101一般在开凿观测井时进行预留，降低工作人员对滑道101的施工难度，水位测量装置3靠近滑道101的一端固定连接有限位块301，限位块301与滑道101相互匹配，水位测量装置3下端固定连接有压力传感器302，压力传感器302与控制器电性连接，水位测量装置3外端转动连接有滚珠，滚珠与滑道101内端壁相互接触，滚珠外端涂设有防腐耐磨涂层，通过滚珠的作用，能够将水位测量装置3与地面1之间的滑动摩擦，转化成滚珠与滑道101内端壁之间的滚动摩擦，便于使水位测量装置3能够随着地面1内水位的变化位置发生相应的变化。水位测量装置3上端固定连接有激光测距仪303，地面1上固定连接有定位块304，激光测距仪303与定位块304位置相对应，当潜水层2中的水位于安全水位线上方时，水位测量装置3能够实时得知地面1距离地面潜水层2之间的距离，便于工作人员对地面1的水位进行实时监测。

水位测量装置3下端固定连接有泡沫漂浮板，泡沫漂浮板与水位测量装置3下端壁相互匹配，通过泡沫漂浮板能够将其漂浮在水面上，使水位测量装置3能够随水位的变化而变化，从而使水位测量装置3对水位的变化进行实时监测并记录。

滑道101底端壁为步骤三和步骤四中提到的第一安全线的位置，当潜水层2中的水位低于安全线时，压力传感器302底端无法与潜水层2的上表面相互接触，此时压力传感器302显示为无压力状态，能够触发与压力传感器302相连接的控制器，采取相对应的应急措施；滑道101的上端壁为步骤三和步骤四中提到的第二安全线的位置，在第二安全线的作用下，能够通过压力传感器302检测到的不正常的压力值，侧面反映出水位的不正常状态，从而能够使相关系统采取相对应的应急措施。

本发明通过水位测量装置3的作用并配合地下水深度测量方法的步骤进行操作，当潜水层2的水位位于两条安全线之间时，水位测量装置能够对潜水层2表面距离地面之间的距离进行测量并记录，当潜水层2的水位位于第一安全线下端时，在水位测量装置和无人潜水机的配合作用下，可以实时得出潜水层2的实际深度，以及距离地面1的深度，从而对潜水层2的深度数据进行测量并记录，同时在相关系统之间的连接作用下，能够对检测到的不正常的水位进行实时数据反馈以及采取相对应的应急措施，减小因潜水层2内水位的不正常的变化和水位不准确的测量，对社会经济造成的影响。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于地下水的深度测量方法，其特征在于：所述地下水深度测量方法的步骤为：

步骤一、将无人潜水机通过人工遥控下放至潜水层（2）的水底，并测量得出此时潜水层（2）的深度，记录该深度为：h1；

步骤二、将水位测量装置安装完成后，水位测量装置（3）上端的激光测距仪（303），测量此时的潜水层（2）的水面与地面（1）之间的距离，记录该距离为：h2，此时潜水层（2）水底与地面（1）之间的距离为：h1+h2；

步骤三、当水位在第一安全线之上以及第二安全线之下时，水位测量装置（3）对地下水潜水层的上升或下降的距离进行实时检测并记录，记录该距离为：h4,该种情况下潜水层深度为：h1±h4，当水位下降至第一安全线之下时，工作人员下放无人潜水机，此时无人潜水机测得的深度仍为潜水层（2）的深度，记录该深度为：h3，此时潜水层（2）的水面与地面（1）之间的距离为：h1+h2-h3；

步骤四、水位下降至第一安全线之下时，控制器将收集到的数据分析处理后，上传至云端系统，当数据落入预警范围内时，预警系统启动；

步骤五、针对预警系统分析的相关传输数据，应急处理系统采取对应的应急处理措施；

步骤六、采取应急处理措施后，通过无人潜水机和水位测量装置水位测量装置（3）对潜水层（2）水位再次实时监控;

所述地面（1）靠近水位测量装置（3）的一端内壁开凿有滑道（101），所述水位测量装置（3）靠近滑道（101）的一端固定连接有限位块（301），所述限位块（301）与滑道（101）相互匹配，所述水位测量装置（3）下端固定连接有压力传感器（302），所述压力传感器（302）与控制器电性连接; 所述水位测量装置（3）下端固定连接有泡沫漂浮板，所述泡沫漂浮板与水位测量装置（3）下端壁相互匹配; 所述滑道（101）底端壁为步骤三和步骤四中提到的第一安全线的位置；所述滑道（101）的上端壁为步骤三和步骤四中提到的第二安全线的位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于地下水的深度测量方法，其特征在于：所述控制器与云端系统通过无线传输模块相连接，所述云端系统与预警系统相连接，所述预警系统与应急处理系统相连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于地下水的深度测量方法，其特征在于：所述无线传输模块为WIFI信号传输。

4.根据权利要求1所述的一种基于地下水的深度测量方法，其特征在于：所述控制器包括信息收集模块、信息处理模块，所述信息收集模块与信息处理模块电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于地下水的深度测量方法，其特征在于：所述水位测量装置（3）外端转动连接有滚珠，所述滚珠与滑道（101）内端壁相互接触，所述滚珠外端涂设有防腐耐磨涂层。

6.根据权利要求1所述的一种基于地下水的深度测量方法，其特征在于：所述水位测量装置（3）上端固定连接有激光测距仪（303），所述地面（1）上固定连接有定位块（304），所述激光测距仪（303）与定位块（304）位置相对应。

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