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水文地質試驗的目的及方法

更新時間：2020-08-16　點擊量：1772

抽水試驗的目的任務：研究井的涌水量與水位降深的關系有其與抽水延續時間的關系；求得含水層及越流層的水文地質參數；研究降落漏斗的形狀、大小及擴展過程；研究含水層之間及含水層與地表水體之間的水力聯系；確定含水層（或含水體）邊界位置及性質；進行開采或疏干的模擬，以確定井間距、開采降深、合理井徑等設計井群時所需的這些參數。

　　抽水試驗的類型：穩定流抽水、非穩定流抽水；單孔、多孔及干擾井群抽水試驗；完整井和非完整井抽水試驗；分層、分段及混合抽水試驗；抽水試驗場地布置：當地下水水力坡度小并為均質各和同性含水層時，可在垂直水流方向布置1排觀測孔。若場地條件所限難于布孔時，可與流向成45度角的方向布1排觀測孔；含水層仍為均質各向同性而水力坡度較大時，則增加1排平行流向的觀測孔；對非均質含水層水力坡度不大的情況應布置3排觀測孔；非均質各向異性的含水層，水力坡度也大時則布置4排觀測孔，對各向異性的含水層應考慮平行各向異性主軸。

　　干擾井群抽水試驗觀測孔的布置應控制整個流場到邊界。

　　觀測孔的數目、距離及深度主要取決于試驗的任務、精度要求和抽水類型。如需描述降落漏斗，則一條觀測線上不應少于3個觀測孔。如僅求參數，對于穩定流一線應不少于2個。對非穩定流試驗，一線可取1－3個，但多數是取3個，以便使用多種言法（如S－Lｇｔ、S－Lｇｒ等方法）整理和解釋資料。對于判定水力聯系及邊界性質的抽水試驗，觀測孔都不應少于2個。

　　觀測孔間間距應近主孔者小，遠主孔者大，遠應以能觀測到明顯水隹下降，或下降值不少于10倍的允許觀測誤差。近的觀測孔視含水層滲透性和抽水降深而定，由數米至20米。滲透性強、降深大的應遠些，這既有利于控制降落漏斗，又能避免觀測孔位紊流和三維流明顯的地段，因此，有的規范規定，近觀測孔距主孔不小于含水層厚度的1倍。各孔間間距應保證孔間降深差大于20ｃｍ。對于非穩定流試驗，觀測孔的間距應在對數軸上分布均勻，而且孔間間距應比穩定流者小，以保證抽水初期觀測。觀測孔間間距的經驗數據，可在有關手冊中查得。

　　在均質完整井中抽水時，觀測孔深達抽水主孔大降深以下即可。而在非完整井中抽水時，觀測孔應深達主孔抽水段之中部。沉淀管長度應不小于2ｍ。除含水層很薄外，觀測孔應深入試驗層5－10ｍ。如為查明水力聯系，觀測孔應深入試驗層10－20ｍ以上。

　　抽水試驗的技術要求：

　　水位降低：下式抽水試驗要求取得三個落程的資料，便于確定流量Q與落程S的關系（Q－S關系），以判斷試驗的正確性和推斷涌水量。

　　對大降深值的要求訂要取決于試驗的目的。當測定參數時，降深值應小些。這樣可以避免紊流、三維流的產生。為地下水資源評價和疏干計算，降深值應能保證外推至設計要求。當為判斷邊只性質和水力聯系時，則要求有足夠的降深使問題能分暴露，通常是力求有較大的降深，因為有些層、帶的隔水性能與邊界兩側水頭有關。

　　穩定延續時間：系指井的滲流場達到近似穩定后的延續時間。從抽水開始至滲流場穩定所需要的時間取決于地下水類型、含水層參數、邊界條件及補給條件、抽水降深值。穩定延續時間越長，愈容易發現微小而有趨勢性的變化和臨時性補給所造成的短暫穩定及“滯后疏干”所造成的假穩定。

　　僅僅為了測定參數，穩定延續時間要求短些，一般不超過1日。其它的，一般為2－3日。但無論何種目的試驗，遠觀測孔的穩定延續時間都不得少于2－4小時。抽水孔水位波動，不超過降深的1%即為穩定。但當降深較小，則以3－5ｃｍ為限。當用空氣壓縮機抽水時，主孔水位波動允許達20－30ｃｍ，觀測孔以不超過2－3ｃｍ為準，但不能有趨勢性變化。涌水量波動不應超過抽水量的5%。

　　水位及流量觀測：抽水前需觀測天然穩定水位。一般地區每小時觀測1次，2小時內所測數值不變或4小時內水位相差不超過2ｃｍ者方可作為穩定水位。如天然水位波動，則可取一個或幾個周期中水位的平均值作為天然穩定水位。

　　抽水過程中，水位、流量應同時觀測。觀測時應先密后疏。如開始時5－10分鐘觀測一次，以手則15－30分鐘觀測一次。觀測恢復水位也是同樣的。

　　地下水動態與均衡的研究動態均衡研究還可以用來

　　（1）確定含水層參數、補給強度、越流因素、邊界性質及水力聯系等；

　　（2）評價地下水資源，尤其是對大區域和一些巖溶地區的水資源評價主要是用水均衡法；

　　（3）預報水源地的水位、調整開采方案和管理制度，擬定新水源地的管理措施及對措施未來效果的評價；

　　（4）土壤次生鹽漬化及沼澤化，礦坑涌水水源及突水，水庫廻水的浸沒，地下水污染進行監測與預測，以及相應防治措施的擬定和效果評價；

　　（5）預報地震。

　　影響地下水動態的因素地下水動態要以定義為地下水各要素隨時間變化的規律。其中包括水位，流量，流速，流向，所含成分，水溫等。

　　第1類因素包括氣候、水文、生物、土壤、火山和地震等自然因素，以及多種人為因素。這類因素以自身的動態施加于地下水，引起地下水相應要素的變化。

　　氣候因素的影響遍及，時間持續長，并使淺部地下水動態也具有與其相應的緯度分帶性、變化迅速和具有周期性的特點。氣候因素在一定的程度上控制著水文、生物和土壤因素。水文因素的影響較局部，只限于地表水體的底部和岸邊。第二類影響因素包括含水層及包氣帶參數，地下水的埋藏、徑流條件等地質特點決定的因素。它們只影響地下水各要素普化量的大小及時間的滯后量。

　　第三類因素包括一些特殊的水文地質條件。如巖溶區虹吸通道所造成的間歇動態，以及其它各式各樣的間歇性天然噴泉等特殊動態。

　　地下水的均衡式

　　地下水是一個動態平衡系統，即各組成部分的數量關系滿足動態平衡。它滿足質量及熱量守恒定律，對任何地區、在任何時間內，水、溶質、及熱的流入量（或發生量）與流出量（或消失量）之差，恒等于該量儲存量的變化量。

　　某均衡區內在均衡期中總的水均衡式：

　　μ△h+V+P=（X+Y1+Z1+W1+R1）-（Y2+Z2+W2+R2）式中：μ△h――潛水儲存量的變化量；△h――水位變化量；

　　μ――給水度或飽和不足量；X――降水量；

　　Y1、Y2――地表水的流入和流出量；Z1、Z2凝結水量及蒸發量；

　　W1、W2――地下徑流流入和流出量；R1、R2――人工引入和排出量；

　　V、P――地表水體及包氣帶水儲存量的變化量。潛水的一般均衡式：

　　μ△h+V+P=（Xｆ＋Yｆ＋W1＋Z、1＋R、1）－（W2＋Wｓ＋Z、2＋R、2）式中：Xｆ――降水入滲量；

　　Z、1、Z、2――潛水的凝結補給量及蒸發量；Wｓ――泉的溢出量；

　　Yｆ――地表水對潛水的補給量；

　　R、1、R、2――潛水的人工注入及排出量；其余符號同前。

　　承壓水的水均衡式在大多數情況下較為簡單，例如：μ*△h＝W1＋E1－（W2＋R2ｋ）

　　式中：μ*――彈性給水系數（貯水系數）；E1――越流補給量；

　　R2ｋ――承壓水的開采量。

　　地下水均衡要素的測定方法

　　確定潛水位變化值△h的方法是直接觀測。

　　測定通過河渠某過水斷面流量的常用方法有堰測法、浮標法及流速儀法。

　　地下水動態均衡研究方法

　　地下水動態長期以，觀測網的布置：動態觀測網分區域性基本觀測網和專門性觀測網兩種。

　　1、選擇不同氣候帶中有代表性的各種水文地質單元，設置由泉、井、孔等觀測點組成的觀測肉。

　　2、以主干觀測線控制各單元中的主要動態類型，按當地水文地質變化大的方向布置觀測線。對次要的、有差異性的地段和特殊變化點上設輔助性觀測點。也常布置垂直地表水體的觀測線。

　　3、觀測肉應與均衡研究結合起來。

　　主要技術要求

　　常用的觀測點為鉆孔和泉。此外還有其它地下水、地表水或氣象要素等的觀測點。

　　觀測孔結構取決于含水層性質、觀測層數和內容。如松散層應下過濾器，一孔觀測多層則在求分層止水，孔徑應保證能定置進各層測水位管。孔深應保證觀測到低水位。

　　選泉點應考慮測流方便，并能安設測流裝置。有時還應建防污設施。所有觀測點應有水文地質特征、觀測和利用等歷史資料。

　　經常的觀測項目有地下水水位，泉、自溢孔和生產井的流量，水溫及水化學成分等。必要時還需觀測地表水及氣象要素等。

　　觀測頻度取決于觀測內容及要素變化快慢。通常，水位、水溫、流量每5日觀測1次。地表河和地下河流洪峰時期，可加密至每日兩次。

　　同一水文地抩單元力求對和點同時觀測，否則應在季節代表性日期內統一觀測。如區域過大，觀測頻度高，可免于統一觀測。

全自動野外地溫監測系統/凍土地溫自動監測系統

地源熱泵分布式溫度集中測控系統

礦井總線分散式溫度測量系統方案

礦井分散式垂直測溫系統/地熱普查/地溫監測哪家好選鴻鷗

礦井測溫系統/礦建凍結法施工溫度監測系統/深井溫度場地溫監測系統

TD-016C型地源熱泵能耗監控測溫系統

產品關鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫，淺層地溫在線監測系統，分布式地溫監測系統

此款系統專門為地源熱泵生產企業，新能源技術安裝公司，地熱井鉆探公司以及節能環保產業等單位設計，通過連接我司單總線地熱電纜，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件系統。歡迎各類單位以及經銷商詳詢！此款設備支持貼牌，具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統【產品介紹】

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數是很重要的參數.而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長,測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的測溫電纜設計方法，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

采集服務器通過總線將現場與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數據發到總線上。每個采集模塊可以連接內置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連。本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監測，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統，主要是一套*基于現場總線和數字傳感器技術的在線監測及分析系統。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監測并保存數據，為優化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統本系統的重要特點：

１．結構簡單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅動模塊，普通線，可以輕松測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統的穩定性和可靠特點總結：高性價格比，根據不同的需求，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題，本系統是傳統鉑電阻測溫系統理想的替代品. 可應用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

本系統技術參數：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數字傳感器，測井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統系統功能：

1、溫度在線監測

2、報警功能

3、數據存儲

4、定時保存設置

5、歷史數據報表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術參數】

1、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點數：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設置）

6、傳輸技術： RS485、RF(射頻技術)、GPRS

7、測點線長：小于350米

8、供電方式： AC220V /內置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經測試與檢測，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時，請按以下方法操作與使用：
1．使用時，建議將感溫電纜置于U形管內以方便后期維護。
若置與U形管外，請小心操作，做好電纜防護，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負，蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統理論上支持180個節點，實際使用應該限制在150個節點以內。
5.系統具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統供電，當總線距離在200米以內，則可以采用DC9V給現場模塊供電，當距離在500米之內，可以采用DC12V給系統供電。

【北京鴻鷗成運儀器設備有限公司提供定制各個領域用的測溫線纜產品介紹】

由北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統，硬件采取*ARM技術；上位機軟件使用編程語言技術設計，富有人性、直觀明了；測溫傳感器直接封裝在電纜內部，根據客戶距離進行封裝。目前該系統廣泛應用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統進行地溫監測，本系統的可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監測方法：
　　為了實現地源熱泵系統的診斷，必須首先制定保證系統正常運行的合理的標準。在系統的設計階段，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據參數，它也是在系統運行過程中可能產生變化的參數。如果在一個或幾個空調采暖周期（一般一個空調采暖周期為1年）后，系統的取熱和放熱嚴重不平衡，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統的運行效率。所以設計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統所控制的建筑物進行全年動態能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結構材料和房間功能等條件，計算出該區域全年供暖、制冷的負荷，我們根據該負荷，選擇合適的系統配置，即地埋管數量以及必要的輔助冷熱源，并動態模擬計算地源熱泵植筋加固系統運行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時系統實時監測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統。

淺層地溫能監測系統概況：

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建筑物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設計中，土壤的導熱系數是很重要的參數，而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長，測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的地源熱泵測溫電纜設計方法，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的數字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質等環境對空調換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據以上成本估計，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統的測溫精度，但對模擬量數據采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉換器的位數，即提供巡檢儀的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對這一需求，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出“數字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應系統。礦井深部地溫監測，地源熱泵溫度監測研究，地源熱泵溫度測量系統，淺層地熱測溫系統。

地源熱泵數字總線測溫線纜與傳統測溫電纜對比分析：
傳統的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對溫度進行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環境影響不大，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式，并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測量的準確度、系統的精度差，會受環境及時間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會對電信號產生較大的干擾，從而影響傳感器實際的測量精度和系統的穩定性，每年需要進行校準，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的總線式數字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應元件，感應元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數據傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統熱電阻測溫系統*的優勢。所以數字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監測理想的設備。數字總線式數據傳感器本身自帶12位高精度數據轉換器和現場總線管理器，直接將溫度數據轉換成適合遠距離傳輸的數字信號，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實現一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數據監控平臺建設

一、系統介紹

1、建設自動監測監測平臺，可監測大樓內室內溫度；熱泵機組空調側和地源側溫度、

壓力、流量；系統空調側和地源側溫度、壓力、流量；熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數；地溫場的變化等，實現熱泵機組運行情況 24 小時實時監測，異常情況預

警，做到真正的無人值守。可對熱泵系統的長期運行穩定性、系統對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價，為進一步示范推廣與系統優化的工作提供數據指導依據。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內溫度監測數據及變化曲線；

3）室外環境溫度數據及變化曲線；

4）機房內空調側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

5）機房內地埋管側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

6）機房內用電設備的電流、電壓、功率、電能等監測數據及變化曲線；

7）地溫場內不同深度的地溫監測數據及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統 COP 分析以及系統節能量的評價分析。

2、自動監測平臺建成以后可以對已經安裝自動監測設備的地熱井實施自動監測的數據分

析展示，可實現地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析，并可實現數據異常情況預

警，做到實時監管，有地熱井運行的穩定性。

1）開采水量及回水水量的流量監測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監測及變化曲線；

3）開采井井內水位監測及變化曲線；

水文地質試驗的目的及方法

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