CN114859074B - 一种地下水流向测量方法 - Google Patents

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Abstract

一种地下水流向测量方法，属于水文地质勘探领域，其包括以下步骤，第一步，安置地下水流向测量仪；第二步，调整测量杆；第三步，地面打孔至地下水水面；第四步，测量地下水水面高度，得出大数，中数，小数；第五步，调整仪表盘，使得数据中值点对应中数；第六步，计算刻度线上的中值数据X；第七步，调整等水位线指针至中值数据X，然后调整可旋转钢片与等水位线指针垂直，此时可旋转钢片的指向为地下水流向，具体流向为数据值中的小数流向大数方向；此时指北针的量测钢针与钢片的夹角为地下水流向方位角α。本发明不需要依赖GPS测量钻孔坐标及标高，现场可以得出地下水流向方位角；提高了测量地下水流向的精度；仪器简单，操作方便。

Description

一种地下水流向测量方法
技术领域
一种地下水流向测量方法，属于水文地质勘探领域。
背景技术
现有地下水流向测量分两个方法：
1)以放射性同位素示踪作为方法，现场通过仪器测量场地不同部位的同位素含量，推算出地下水流向，本方法技术复杂成本高，仪器复杂。
2)通过GPS对各个钻孔位置坐标及地面标高测量，还需对各个单孔水深测量，汇总数据后，进行CAD按坐标画图计算得出，本方法需采用电脑二维软件，通过坐标定位以及绝对标高等方法测量，需结合现场勘测和数据整理等多种步骤，同样复杂繁琐。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种地下水流向测量方法，不需要GPS测量钻孔坐标及标高，同时将指北针集合到仪器上，现场可以方便得出地下水流向方位角。
按照本发明提供的技术方案，一种地下水流向测量方法，适用于一种简化地下水流向测量仪，所述测量方法包括以下步骤：
第一步，安置简化地下水流向测量仪，打开并调节支架，使仪表盘中的第一水准泡居中；
第二步，展开测量杆，测量杆延伸长度相同，调节测量杆上下角度，使测量杆上的第二水准泡居中；
第三步，在测量工具的下部打孔，孔位延至地下水水面；
第四步，使用测量工具(量测孔内水位高度，量测水位与测量杆之间的距离；得到三个点位数据，以数据值大小分为X、Y、Z，其中X<Y<Z；
第五步：旋转仪表盘，使仪表盘上的数据中值点与测量工具测出的Y值对应；测量工具测出的大数与最小值/最大值点重合，采用反刻度线继续测量步骤；测量工具测出的大数与最大值/最小值点重合，采用正刻度线继续测量步骤；
第六步，计算刻度线中值数据N，数据计算方法为以下步骤：
正刻度线与反刻度线的量程均为L，三个孔位实际测得的数据值为X，Y，Z，三个数据值同减去X后，将数据整体换算为0，Y-X，Z-X；根据公式N/L＝Y-X/Z-X，求得N＝(Y-X/Z-X)L；
第七步，旋转仪表盘上的等水位线指针，使得等水位线指针对应刻度线上的(Y-X/Z-X)L处刻度，则仪表盘上刻度(Y-X/Z-X)L对应中值水位线；此时旋转可旋转钢片与等水位线指针垂直；可旋转钢片的方向即为地下水位流向，具体流向为数据值中的X所在端点流向Z所在端点；此时指北针的量测钢针与可旋转钢片的夹角为地下水流向方位角α。
作为本发明的进一步改进，第二步中，所述测量杆为采用固定在支座上互相夹角120°设置，杆长延伸采用1m一节设置，展开测量杆时候，延伸长度需保持一致，均伸长5m，在测量杆的端部设置有测量工具，保持三个孔位的连线为等边三角形。
作为本发明的进一步改进，第三步中，所述孔位采用机器打孔、人工打孔或可以直接利用场地内现状坑内有水面处，具体以能观测到稳定水面为准，为使测量水位准确，使水位稳定后量测，静至时间为5-8h。
作为本发明的进一步改进，第四步中，所述水位与测量杆之间的距离数据与地下水流向在时间上相对应，测出的地下水流向是量测水位与测量杆之间的距离时的地下水流向。
作为本发明的进一步改进，第七步中，所述可旋转钢片与等水位线指针垂直的确定方法为：可旋转钢片的竖线与中线平行或重合。
本发明的有益效果在于：
通过仪器集合，不需要依赖GPS测量钻孔坐标及标高，同时将指北针集合到仪器上，现场可以得出地下水流向方位角。
测量杆的伸缩设置可方便场地调查，现场多个位置进行地下水流向绘制。
提高了测量地下水流向的精度。
仪器简单，操作方便。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明的轴测图。
图4为本发明的主视图。
图5为本发明的可旋转钢片的示意图。
图6为本发明的等水位线指针示意图。
附图标记说明：1、支架；2、转盘；3、仪表盘；4、测量杆；5、测量工具；6、等水位线指针；7、可旋转钢片；8、指北针；9、限位件；10、轴；11、第一水准泡；12、第二水准泡；13、可调节支腿；21、旋转面；22、卡口；31、圆形测量面；32、分布线；61、中线；71、竖线；72、中心线；81、量测钢针；321、第一斜边；322、最大值/最小值点；323、最小值/最大值点；324、数据中值点。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
如图所示，一种简化地下水流向测量仪，包括支架1、转盘2、仪表盘3、测量杆4及测量工具5，所述支架1用于支撑所述测量仪固定在测量地点上，在所述支架1的顶部设置有转盘2，所述转盘2在其旋转面21上固定有仪表盘3；
所述仪表盘3包括圆形测量面31，在圆形测量面31上设置有形状为等边三角形的分布线32，所述分布线32的三个端点分别设置在圆形测量面31的圆周上，所述分布线包括第一斜边321，所述第一斜边321的两个端点设置为最大值/最小值点322和最小值/最大值点323，在所述第一斜边321上设置有正刻度线与反刻度线，所述正刻度线的终点与反刻度线的起始点相同且设置在第一斜边321的一个端点上，所述正刻度线的起始点与反刻度线的终点相同且设置在第一斜边321的另一个端点上，余下的一个端点设为数据中值点324；
在所述仪表盘3上设置有等水位线指针6和可旋转钢片7，所述等水位线指针6以数据中值点324为圆心与仪表盘3之间转动连接，所述可旋转钢片7以第一斜边321的一个端点为圆心与仪表盘3之间转动连接，所述可旋转钢片7上设置有多条与可旋转钢针延伸方向垂直的竖线71，所述可旋转钢片7的一端固定有指北针8，所述指北针8包括量测钢针81，所述可旋转钢片7的中心线72与量测钢针81的旋转点重合；
在所述仪表盘3的外侧设置有三个测量杆4，所述测量杆4相互呈120°且水平设置，在测量杆4的端部设置有测量工具5，所述测量杆4的位置与所述分布线32的端点相对应设置；本发明的测量仪，是基于地质勘探学的等水位线图原理设计而成，不需要GPS测量钻孔坐标及标高，同时将指北针集合到测量仪上，现场可以快速得出地下水流向方位角。
仪表盘3上设置有限位件9，所述限位件9与横向设置在仪表盘3上的轴10之间转动连接；所述转盘2上设置有与限位件9适配的卡口22，所述卡口22设置有三个，分别均布在转盘2的外周，在使用本测量仪时，旋转转盘2后需依靠限位件9卡住，以提高测量精度并方便下一步操作。
等水位线指针6为透明塑料材料制成，其上设有沿指针方向延伸的中线61，测量时，中线61的延伸方向过数据中值点324，其与竖线重合或平行时，代表等水位线指针6与可旋转钢片7垂直。
测量工具5为卷尺或其他声呐探测器等工具，可探测地下水深度。
仪表盘3的中心设置有第一水准泡11，保证仪表盘3水平放置，以提高测量精度。
测量杆4上设置有第二水准泡12，以提高测量精度。
支架1为包括三个可调节支腿13可调节高度方便探测人员操作。
测量杆4为伸缩杆，适用多种距离的打孔，以匹配各种勘测地形。
一种地下水流向测量方法，适用于一种简化地下水流向测量仪，其包括以下步骤：
一种地下水流向测量方法，适用于一种简化地下水流向测量仪，所述测量方法包括以下步骤：
第一步，安置简化地下水流向测量仪，打开并调节支架1，使仪表盘3中的第一水准泡11居中，此步骤需要第一水准泡11居中为第一步，才能使后面测量的数据准确有意义；
第二步，展开测量杆4，测量杆4延伸长度保持相同，调节测量杆4上下角度，使测量杆4上的第二水准泡12居中；测量杆4杆长延伸采用1m一节设置，展开测量杆4时候，延伸长度需保持一致，比如伸长5m，则3个点位处均伸长5m，保持测量点位为等边三角形，目的是为了与仪表盘等边三角形对应，延伸杆上第二水准泡12居中，提高测量精度；
第三步，在测量工具5的下部打孔，孔位延至地下水水面；此步骤孔位采用机器打孔、人工打孔或可以直接利用场地内现状坑内有水面处，具体以能观测到稳定水面为准，为使测量水位准确，可使水位稳定后量测，可静至5-8h；
第四步，使用测量工具5量测孔内水位高度，量测水位与测量杆4之间的距离；得到三个点位数据，以数据值大小分为X、Y、Z，其中X<Y<Z；
第五步：旋转仪表盘3，使仪表盘3上的数据中值点324与测量工具5测出的Y值对应；测量工具5测出的大数与最小值/最大值323点重合，采用反刻度线继续测量步骤；测量工具5测出的大数与最大值/最小值322点重合，采用正刻度线继续测量步骤；
第六步，计算刻度线中值数据N，数据计算方法为以下步骤：
正刻度线与反刻度线的量程均为L，三个孔位实际测得的数据值为X，Y，Z，三个数据值同减去X后，将数据整体换算为0，Y-X，Z-X；根据公式N/L＝Y-X/Z-X，求得N＝(Y-X/Z-X)L；
例如，正刻度线与反刻度线的量程均为10cm，如三个孔位实际测得的数据值为小数X＝2.1m，中数Y＝3.3m，大数Z＝8.1m，则采用同减去小数2.1m将数据整体换算为0.0m，1.2m，6.0m；则N/10＝1.2/6，结果求得N＝2.0cm。
第七步，旋转仪表盘上的等水位线指针6，使得等水位线指针6对应刻度线上的(Y-X/Z-X)L，即2.0处刻度，则仪表盘3上刻度(Y-X/Z-X)L，即2.0处刻度对应中值水位线；此时旋转可旋转钢片7与等水位线指针6垂直；可旋转钢片7的方向即为地下水位流向，具体流向为数据值中的X所在端点流向Z所在端点；此时指北针8的量测钢针81与可旋转钢片7的夹角为地下水流向方位角α；如图2所示，当水流流向为最小值/最大值点323流向最大值/最小值点322时，所述方位角α的范围为0～90°，当水流流向为最大值/最小值点322流向最小值/最大值点323时，方位角α范围为180°～360°，具体值为α+180°，此种算法取决于方位角的定义，是以指北针8的量测钢针81为0度，顺时针旋转到可旋转钢针7的中心线72为0～90°的方位角，顺时针旋转到可旋转钢针7的中心线72的延长线为180°～360°。
可旋转钢片7与等水位线指针6垂直的确定方法为：可旋转钢片7的竖线71与中线61平行或重合。

Claims (5)

1.一种地下水流向测量方法，适用于一种简化地下水流向测量仪，其特征在于，所述测量方法包括以下步骤：
第一步，安置简化地下水流向测量仪，打开并调节支架(1)，使仪表盘(3)中的第一水准泡(11)居中；
第二步，展开测量杆(4)，测量杆(4)延伸长度相同，调节测量杆(4)上下角度，使测量杆(4)上的第二水准泡(12)居中；
第三步，在测量工具(5)的下部打孔，孔位延至地下水水面；
第四步，使用测量工具(5)量测孔内水位高度，量测水位与测量杆(4)之间的距离；得到三个点位数据，以数据值大小分为X、Y、Z，其中X<Y<Z；
第五步：旋转仪表盘(3)，使仪表盘(3)上的数据中值点(324)与测量工具(5)测出的Y值对应；测量工具(5)测出的大数与最小值/最大值(323)点重合，采用反刻度线继续测量步骤；测量工具(5)测出的大数与最大值/最小值(322)点重合，采用正刻度线继续测量步骤；
第六步，计算刻度线中值数据N，数据计算方法为以下步骤：
正刻度线与反刻度线的量程均为L，三个孔位实际测得的数据值为X，Y，Z，三个数据值同减去X后，将数据整体换算为0，Y-X，Z-X；根据公式N/L＝Y-X/Z-X，求得N＝(Y-X/Z-X)L；
第七步，旋转仪表盘上的等水位线指针(6)，使得等水位线指针(6)对应刻度线上的(Y-X/Z-X)L处刻度，则仪表盘(3)上刻度(Y-X/Z-X)L对应中值水位线；此时旋转可旋转钢片(7)与等水位线指针(6)垂直；可旋转钢片(7)的方向即为地下水位流向，具体流向为数据值中的X所在端点流向Z所在端点；此时指北针(8)的量测钢针(81)与可旋转钢片(7)的夹角为地下水流向方位角α。
2.如权利要求1所述的一种地下水流向测量方法，其特征在于，第二步中，所述测量杆(4)为采用固定在支座上互相夹角120°设置，杆长延伸采用1m一节设置，展开测量杆(4)时候，延伸长度需保持一致，均伸长5m，在测量杆(4)的端部设置有测量工具(5)，保持三个孔位的连线为等边三角形。
3.如权利要求1所述的一种地下水流向测量方法，其特征在于，第三步中，所述孔位采用机器打孔、人工打孔或可以直接利用场地内现状坑内有水面处，具体以能观测到稳定水面为准，为使测量水位准确，使水位稳定后量测，静至时间为5-8h。
4.如权利要求1所述的一种地下水流向测量方法，其特征在于，第四步中，所述水位与测量杆(4)之间的距离数据与地下水流向在时间上相对应，测出的地下水流向是量测水位与测量杆(4)之间的距离时的地下水流向。
5.如权利要求1所述的一种地下水流向测量方法，其特征在于，第七步中，所述可旋转钢片(7)与等水位线指针(6)垂直的确定方法为：可旋转钢片(7)的竖线(71)与中线(61)平行或重合。
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