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環境水文地質學的開創、發展階段一~20世紀70年代

更新時間：2020-10-14　點擊量：1367

環境水文地質學是結余地質科學、水文科學與環境科學之間的一門跨學科的綜合性邊緣學科。它運用地質學，水文地質學的基本理論和生態學的觀點，研究人類社會與水環境的關系：即專門研究在天然條件和人為活動的影響下，地下水質與量的變化，與人類的生活和生產發展的相互影響與相互制約的關系，并通過研究它們之間的內在聯系與演變規律，達到改善環境，消除有害作用的目的，使之有利于環境的方向發展。
　　環境水文的地質學是20世界70~80年代的產物，具備現代科學的許多特征：系統科學，信息科學的基本理論，現代應用數學與電算技術，以及遙感，同位素等新科技的應用；環境水文地質學是一項復雜的系統工程，需應用系統理論的觀點與方法，納入系統工程的軌道進行研究。其研究范疇主要分為四個方面。

　　1.區域環境水文地質的調查研究
　　區域環境水文地質主要研究區域環境水文地質條件及其演變規律，綜合分析評價區域 H存在的各種環境水文地質問題，對區域環境質量做出綜合評價與趨勢預測，編制區域環竟水文地質圖系或圖集，為環境規劃或國土整治提供科學依據。20世紀80年代我國完成一許多重點經濟發展區或重要城市環境水文地質的綜合研究，如《京津唐地區主要環境水文地質問題及國土整治環境水文地質區劃》、《沿海主要城市水資源及地質環境評價》、《中國2000年城市地下水資源及環境地質問題預測研究》等著作，以及東北經濟區、華東經濟區、環渤海地區完成的大量研究成果。北京、遼寧、黑龍江、內蒙古和寧夏等地區仔別編制出版了《環境水文地質圖集》，都是具代表性的區域環境水文地質研究成果。

　　2.污染環境水文地質的調查研究
　　從20世紀60年代到70年代，許多大中城市開展了地下水污染現狀（包括污染源、污染途徑、污染成分、污染程度、分布范圍等）及發展趨勢的調查研究。在此基礎上，20世紀80年代進一步開展了地下水污染機理（包括污染物的運移、累積、轉化與自凈過程，特別是污染物質的機械滲濾作用、物理化學吸附作用、離子交換作用、濃縮或稀釋凈化作用以及放射性元素的衰變作用等）的研究，并逐漸開展趨勢預測、水質模型與優化閾控等方面的研究，取得很大進展。
　　20世紀80年代，運用室內模擬結合野外現場試驗，完成了許多重要的研究成果。如《沈陽市地下水環境質量評價及污染質在包氣帶運移規律的試驗研究》、《上海市地下水砷污染機理研究》、《呼和浩特市硝酸鹽氮污染機理模擬試驗以及防治對策研究》等，均為污染機理研究方而的代表性成果。為了預測地下水污染發展趨勢，并進行合理控制，在常州、濟寧等城市，開展了水質模型研究。如《山東濟寧地下水質模組及其污染趨勢預測的試驗研究》，是有關水質模型研究方面的早期代表性成果。20世紀80年代后期，在石家莊、新鄉、平頂山等許多城市，都在建立水量模型的同時，建立溶質運移模擬模型，并在此難礎上，建立地下水管理模型。
　　在基礎理論研究方面，20世紀80年代出版了不少重要的論著，如《地下水運移模型》、《地下水水質模型》和《地下水水質模型及管理程序集》等，為開展水質模擬和預測研究奠定了理論基礎。
　　許多城市開展了地下水的環境質量評價，并巳逐漸由單項有害離子評價，進到綜合評價；由單項環境因素評價，進到綜合閑素評價；從現狀評價，發展到趨勢評價；由數理統計分析，發展到污染預測和建立水質數學模型。諸如綜合指數法、概率統計法以及聚類分析法（包模糊聚類法與系統聚類法）等各種評價方法，均已得到普遍應用。
　　此外，在污染治理方面，對凈化污染土地處理系統的也取得了重要進展，如開封市污水土地處理研究，成功地進行了高濃度有機廢水處理的工程試驗。專著《污水快速滲濾七地處理》，系統介紹了處理系統的原理、方法、設計原則、管理方式，以及國內外工程實例。《地下水污染模擬及污染的控制和處理》是國內第1本有關污染控制和處理力面的專著。在徐州、唐山等城市，用物理、化學等方法開展地下水六價鉻污染治理的試驗研究，取得了初步成功經驗。城市固體廢物填埋處理的環境水文地質研究，日益引起重視，并巳取得初步成果，也是城市地質重點研究課題之一。

　　3.地下水資源開發的負環境效應調查研究
　　地下水大量開采引起的各種負效,主要包括水景枯竭、海水人侵、地面沉降、巖溶塌陷，以及生態環境惡化等問題。其對人類社會造成的嚴重威脅（尤以城市地區更為突出），成為環境水文地質學研究的一個重要組成部分。20世紀80年代中期，我國專家參與水文汁劃（IHP)關于《水資源開發的負環境效應與管理》研究課題，并完成其中地下水部分，較系統全而地論述了各類負環境效應的形成機制、趨勢預測與防治措施，是一項具有*件的研究成果，受到同行的好評。

　　4.環境水文地球化學與醫學環境水文地質的調查研究
　　20世紀80年代后期，地質部門分別在吉林省、第二松花江流域，以及長江中下游，廣泛開展了地下水化學背景值的調查研究，對地下水系統物質組分的運移、聚集、各層次元素的組合關系、平衡模式、動態變化及其地球化學特征，進行了深入分析；探討了水文地球化學環境與地方病、土壤鹽漬化與天然礦水的形成關系，并應用背景值對地下水環境質量進行了全面評價。
　　醫學環境水文地質是在水文地球化學的某礎上，與醫學及環境科學相結合而形成的一門新的邊緣學科。水文地球化學是水文地質學的一門重要基礎學科，它與環境地學、環境醫學、環境生態學相互滲透，形成環境水文地球化學。對水文地球化學壞境與人體健康關系的研究，成為醫學環境水文地球化學，或醫學環境水義地質學，并已初步建立它的理論體系。

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

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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；

環境水文地質學的開創、發展階段一~20世紀70年代

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