TWI782338B

TWI782338B - 地下三維度溫度量測方法

Info

Publication number: TWI782338B
Application number: TW109134815A
Authority: TW
Inventors: 吳庭年; 蔡文賢
Original assignee: 崑山科技大學; 裕山環境工程股份有限公司
Priority date: 2020-10-07
Filing date: 2020-10-07
Publication date: 2022-11-01
Also published as: TW202214951A

Abstract

一種地下三維度溫度量測方法。在此方法中，將數個溫度監測器分別從一場域之數個貫入點貫入地表。每個溫度監測器與深度計連結。每個溫度監測器包含溫度感應元件以及連接訊號線，其中連接訊號線連接溫度感應元件與溫度記錄器。於將溫度監測器貫入地表期間，利用溫度感應元件與深度計對地表進行垂直溫度量測操作，以獲得每個貫入點之垂直溫度分布資訊。利用這些垂直溫度分布資訊組建此場域之地下三維溫度分布圖。

Description

地下三維度溫度量測方法

本揭露是有關於一種溫度量測技術，且特別是有關於一種地下三維度溫度量測方法。

目前地下環境之溫度量測技術分成地下水溫度量測與土壤溫度量測。針對地下水係先採集地下水樣品，再以溫度計量測地下水樣品的水溫。針對土壤則係於土壤中插入溫度計或埋設溫度感知器的方式，來直接量測土壤溫度。傳統的作法通常進行二次重複分析，藉此提升地下環境之溫度量測的精密度，並可以平均量測值作為代表性的量測數據。

然而，此代表性量測數據會受到採樣位置、量測時間、現場環境等因素影響，因此在加熱場域中並無法得知地下環境的溫度差異。

因此，本揭露之一目的就是在提供一種地下三維度溫度量測方法，其將溫度監測器貫入地表，並在貫入地表期間利用溫度監測器即時量測地表各深度所對應之溫度，藉此可獲知貫入點之地表在垂直深度上的溫度變化。

本揭露之另一目的就是在提供一種地下三維度溫度量測方法，其透過在多個不同貫入點將溫度監測器貫入地表，可感測到多個貫入點之地表垂直溫度分布資訊，再利用例如等值線軟體即可組建出地表之地下三維溫度分布圖，因此可獲得場域量測範圍內之地下環境的溫度變化，有利於地下污染整治之現地環境監控。

根據本揭露之上述目的，提出一種地下三維度溫度量測方法。在此方法中，將數個溫度監測器分別從一場域之數個貫入點貫入地表。每個溫度監測器與深度計連結。每個溫度監測器包含溫度感應元件以及連接訊號線，其中連接訊號線連接溫度感應元件與溫度記錄器。於將溫度監測器貫入地表期間，利用溫度感應元件與深度計對地表進行垂直溫度量測操作，以獲得每個貫入點之垂直溫度分布資訊。利用這些垂直溫度分布資訊組建此場域之地下三維溫度分布圖。

依據本揭露之一實施例，將上述之溫度監測器貫入地表時包含利用數個地表貫入裝置。

依據本揭露之一實施例，上述之溫度監測器分別設於地表貫入裝置中，深度計分別透過數個連結器與地表貫入裝置連結。

依據本揭露之一實施例，將上述之溫度監測器貫入地表時更包含利用深度記錄器記錄深度計所測得之溫度監測器的深度、以及利用溫度記錄器記錄溫度感應元件所測得的溫度。

依據本揭露之一實施例，利用上述之溫度感應元件與深度計對地表進行垂直溫度量測操作包含利用資料處理器來處理深度記錄器所記錄之溫度監測器的深度資料與溫度記錄器所記錄之溫度資料。

依據本揭露之一實施例，將上述之溫度監測器貫入地表係以固定速率將這些溫度監測器貫入地表。

依據本揭露之一實施例，上述每個溫度監測器之連接訊號線包含熱電偶。

依據本揭露之一實施例，上述每個貫入點之垂直溫度分布資訊包含溫度與深度關係曲線圖。

依據本揭露之一實施例，利用上述之垂直溫度分布資訊組建場域之地下三維溫度分布圖包含利用等值線軟體。

依據本揭露之一實施例，上述之地下三維溫度分布圖為溫度場梯度分布圖。

100:步驟

110:步驟

120:步驟

200:溫度監測器

202:溫度感應元件

204:連接訊號線

210:溫度記錄器

220:地表貫入裝置

222:探針

224:探桿

230:深度計

232:連結器

234:連接訊號線

240:深度記錄器

250:資料處理器

為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

〔圖1〕係繪示依照本揭露之一實施方式的一種地下三維度溫度量測方法的流程圖；

〔圖2〕係繪示依照本揭露之一實施方式的一種執行地下三維度溫度量測之裝置的示意圖；

〔圖3〕係繪示利用本揭露之一實施方式的一種地下三維度溫度量測方法所獲得之一貫入點的地表溫度與深度關係曲線圖；以及

〔圖4〕係繪示利用本揭露之一實施方式的一種地下三維度溫度量測方法所獲得之多個貫入點的地表溫度與深度關係曲線圖。

請同時參照圖1與圖2，其係分別繪示依照本揭露之一實施方式的一種地下三維度溫度量測方法的流程圖、以及執行地下三維度溫度量測之裝置的示意圖。進行地下三維度之溫度量測時，可先進行步驟100，以將數個溫度監測器200分別從欲進行溫度量測之場域的數個不同貫入點垂直貫入地表。

在一些例子中，每個溫度監測器200可包含溫度感應元件202與連接訊號線204。溫度感應元件202可在貫入地表期間即時量測地表各深度的溫度。溫度感應元件202之材料可例如為碳化矽(SiC)。連接訊號線204可連接溫度感應元件202與溫度記錄器210，且可將溫度感應元件202所感測到的溫度傳送至溫度記錄器210中。連接訊號線204可例如為熱電偶。溫度記錄器210將所接收到的溫度數據予以記錄儲存。

在一些例子中，可利用數個地表貫入裝置220將溫度監測器200貫入地表。先利用這些地表貫入裝置220分別裝載溫度監測器200，再透過將這些地表貫入裝置220貫入地表的方式來將溫度監測器200貫入地表。溫度監測器200分別設置在這些地表貫入裝置220中。在一些示範例子中，如圖2所示，地表貫入裝置220包含探針222與探桿224。探桿224接合在探針222之頂部。探針222與探桿224可例如為管狀結構，其中溫度監測器200之溫度感應元件202設於探針222中，連接訊號線204則自探針222內的溫度感應元件202穿過探桿224而延伸至溫度記錄器210。

在一些示範例子中，於各貫入點將溫度監測器200貫入地表時，係以一固定速率將這些溫度監測器200貫入地表。在其他例子中，可以非固定的速率將溫度監測器200貫入地表。

每個溫度監測器200可與一個深度計230連結。在一些例子中，每個深度計230透過一連結器232而與地表貫入裝置220連接，藉此進一步與溫度監測器200連結。舉例而言，連結器232之一端連接深度計230，另一端則連接地表貫入裝置220之探桿224。每個深度計230可透過連接訊號線234之有線傳輸方式或以無線傳輸方式，來與深度記錄器240訊號連接。連接訊號線234可將各深度計230所感測到的溫度監測器200的深度傳送至深度記錄器240中。深度記錄器240將所接收到的深度數據予以記錄儲存。

於將溫度監測器200貫入地表的期間，可同時進行步驟110，以利用溫度監測器200之溫度感應元件202與深度計230對各貫入點的地表進行垂直溫度量測操作，藉以獲得每個貫入點之地表的垂直溫度分布資訊。在垂直溫度量測操作中，各溫度感應元件202於貫入地表期間持續感測對應貫入點之地表的溫度，各深度計230則同時量測溫度監測器200在地表中的深度。在將這些溫度監測器200從各貫入點貫入地表時，可利用溫度記錄器210來記錄與儲存各溫度感應元件202所測得的溫度，並利用深度記錄器240來記錄與儲存各個深度計230所測得之溫度監測器200的對應深度。每個貫入點在不同地表深度時有對應之溫度，因此可獲得每個貫入點之地表的垂直溫度分布資訊。

溫度記錄器210及深度記錄器240可與資料處理器250訊號連接，藉此資料處理器250可從溫度記錄器210及深度記錄器240中取得所量測之溫度數據與深度數據。在一些例子中，溫度記錄器210與深度記錄器240可整合於資料處理器250中。因此，進行垂直溫度量測操作時，可利用資料處理器250來處理深度記錄器240所記錄之溫度監測器200的深度資料與溫度記錄器210所記錄之溫度資料，而獲得各貫入點在不同地表深度時所對應之溫度數值，進而得到每個貫入點之地表的垂直溫度分布資訊。資料處理器250可進一步包含顯示功能，以顯示所有貫入點或單一貫入點之地表的垂直溫度分布資訊，以利監測人員觀看量測結果。

在一些示範例子中，每個貫入點之地表的垂直溫度分布資訊包含溫度與深度關係曲線圖。由溫度與深度關係曲線圖可獲知各貫入點之垂直深度的地表溫度變化。請參照圖3，其係繪示利用本揭露之一實施方式的一種地下三維度溫度量測方法所獲得之一貫入點的地表溫度與深度關係曲線圖。在一實施例中，進行地表溫度量測之場域為一熱脫附改善井場，此熱脫附改善井場設有三口現地加熱井，設定之加熱溫度為450℃。而土壤監測溫度約45.9℃~約83.1℃，地下水監測溫度約45.5℃~約56.7℃。圖3顯示此單一貫入點之垂直深度的地表溫度量測結果。由於地表之地下水位的深度約4公尺，從圖3可知地下水受熱蒸發促進了熱傳導效應，因此所測得之最高溫度範圍在深度約3公尺至約5公尺之間。

請參照圖4，其係繪示利用本揭露之一實施方式的一種地下三維度溫度量測方法所獲得之多個貫入點的地表溫度與深度關係曲線圖。在此實施例中，執行七個貫入點的地表溫度量測。圖4彙整了七個貫入點之垂直深度的地表溫度變化剖面圖。在此實施例中，各貫入點距離三口現地加熱井遠近互異，因而呈現出各貫入點具有不同之地表溫度變化垂直分布圖。

獲得每個貫入點之垂直溫度分布資訊後，可進行步驟120，以利用這些貫入點的垂直溫度分布資訊來組建此場域之地下三維溫度分布圖。在一些例子中，可利用等值線軟體而根據這些垂直溫度分布資訊來組建此場域的地下三維溫度分布圖。舉例而言，等值線軟體可安裝於資料處理器250中，資料處理器250即可利用等值線軟體而基於不同貫入點之地表的垂直溫度分布資訊建構出地下三維溫度分布圖。在一些示範例子中，所建構之地下三維溫度分布圖可為溫度場梯度分布圖。地下三維溫度分布圖的建構可使監測者確實掌握場域範圍內地表之任一位置的溫度，有利於地下污染場域的處理與整治。

由上述之實施方式可知，本揭露之一優點就是因為本揭露之地下三維度溫度量測方法將溫度監測器貫入地表，並在貫入地表期間利用溫度監測器即時量測地表各深度所對應之溫度，藉此可獲知貫入點之地表在垂直深度上的溫度變化。

由上述之實施方式可知，本揭露之另一優點就是因為本揭露之地下三維度溫度量測方法透過在多個不同貫入點將溫度監測器貫入地表，可感測到多個貫入點之地表垂直溫度分布資訊，再利用例如等值線軟體即可組建出地表之地下三維溫度分布圖，因此可獲得場域量測範圍內之地下環境的溫度變化，有利於地下污染整治之現地環境監控。

雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:步驟

110:步驟

120:步驟

Claims

一種地下三維度溫度量測方法，包含：利用複數個地表貫入裝置將複數個溫度監測器分別從一場域之複數個貫入點貫入一地表，其中該些溫度監測器分別設於該些地表貫入裝置中，每一該些地表貫入裝置包含一探針，且每一該些溫度監測器與一深度計連結，且每一該些溫度監測器包含：一溫度感應元件，設於該探針中；以及一連接訊號線，連接該溫度感應元件與一溫度記錄器；於將該些溫度監測器貫入該地表期間，利用該些溫度感應元件與該些深度計對該地表進行一垂直溫度量測操作，以獲得每一該些貫入點之一垂直溫度分布資訊；以及利用該些垂直溫度分布資訊組建該場域之一地下三維溫度分布圖。
如請求項1所述之方法，其中該些深度計分別透過複數個連結器與該些地表貫入裝置連結。
如請求項1所述之方法，其中將該些溫度監測器貫入該地表時更包含利用一深度記錄器記錄該些深度計所測得之該些溫度監測器的深度、以及利用該溫度記錄器記錄該些溫度感應元件所測得的溫度。
如請求項3所述之方法，其中利用該些溫度感應元件與該些深度計對該地表進行該垂直溫度量測操作包含利用一資料處理器來處理該深度記錄器所記錄之該些溫度監測器的深度資料與該溫度記錄器所記錄之溫度資料。
如請求項1所述之方法，其中將該些溫度監測器貫入該地表係以一固定速率將該些溫度監測器貫入該地表。
如請求項1所述之方法，其中每一該些溫度監測器之該連接訊號線包含一熱電偶。
如請求項1所述之方法，其中每一該些貫入點之該垂直溫度分布資訊包含一溫度與深度關係曲線圖。
如請求項1所述之方法，其中利用該些垂直溫度分布資訊組建該場域之該地下三維溫度分布圖包含利用一等值線軟體。
如請求項1所述之方法，其中該地下三維溫度分布圖為一溫度場梯度分布圖。