CS9000地下水流速流向仪介绍

简介

最近几十年来，我国的基本建设一直都以高速不断增长，随着我国科技的进步和国外先进技术的引进，越来越多的大型建筑和地下工程正在或将要建设，特别是大量出现的地铁、超高层大楼、大型过海过江大桥、过江过河的大型遂道、大型矿井煤田等等，这些建筑的基坑越来越大越来越深，在施工和使用时，常常会出现渗漏、塌方、涌水等事故，由于现在重大事故的政治影响和经济损失十分巨大，施工安全和这些建筑以后的使用安全被政府及社会各界密切关注，这些事故大多都和地下水有关，如事先能测量出地下水测量的相关参数，人们就能避免或减轻事故，因此我们不能不认真对待地下水测量的问题。

地下水状态有多种描述的方法，如水压、流速、流向、孔隙度、水力坡度等等、其中水的流速和流向是最重要和最基本和参数之一，许多其它的参数可以从这两项参数中推算出来。如何准确测量到它的数值，却一直是工程技术人员面前的难题，长期以来人们通过种种方法试图测量它们，但由于地质条件的复杂苛刻和技术所限，人们一直没有找到一种较理想的测量方法，目前较常用的方法是抽水试验，同位素示踪测量、电法测量、电导测量、电热式测量、探地雷达等，但这些测量方法都存在各种较大的弊端和测量误差，还没有一种公认的方便快捷的测量方式。

CS9000地下水流速流向仪是我公司最新研制成的地下水流速流向仪，它得益于现代电子技术和计算机技术的发展，采用多种最新的科技成果，可在已有的口径大于50毫米的成井中直接测量地下水的流速和流向。它的测量基于示踪原理，即利用水中已有的示踪物（如细小的悬浮颗粒），或人为地加入特定的萤光示踪剂，利用不同紫外波长大功率LED灯形成多角度显影背景和投射光源，通过显微拍摄的方式连续记录不同时段微粒所在的位置及变化，通过分析这些微粒行进轨迹，加上水下探头所带的高精度电子罗盘所确定的实际方向，通过统计的方式就能得出地下水的流速流向的参数，为了减小微粒受外界其它微粒的分子热运动碰撞、溶液溶质的比重差异、浓度差异等等引起的测量误差，使用人员可通过大量的水下纪录信息利用误差分折的方法逐步逼近所需的精度，该方法从原理上讲和放射性同位素采用的测量原理是一致的，但它避免了放射性同位素操作种种特殊要求的限制，是可信度很高的直接测量地下水流速流向的一种先进的方法。在地下水流速小于能推动传统机械式叶轮流速仪的流速段，这是目前已知唯一可实用的测量法。较正在试验中的电热传导法、电导溶质测量法有着更高的精度与可信度。

为了进一步提高测量的精度和应用范围，在水下自身示踪微粒较少或显示不清楚的情况下，本仪器还配套设计有示踪剂投射装置，可人为远程操控投射少量的示踪剂或萤光剂，该示踪剂与本仪器的LED灯所照射的波长相配套，能较好地显现微粒的影象。

根据原样机试用结果，我们放弃了原设计采用的视频电缆的图像传送方式，这种方法电缆易损坏且操作不便，数百米的视频电缆与电线收放是极困难的事，所以本仪器采用了新的设计方案，充分利用微电子技术的最新成果，使用目前最流行的嵌入式系统，采用ARM9系列的高速数据处理器，将采集的图像经数字压缩后上传至上位机，上位机接收数据再将数据还原。这种方法不仅传送的距离提高，而且可以使用多芯通用电缆，单根线且较柔细，不仅操作使用方便，坚固耐用，重要的是配套线缆的价格大大下降，为推广应用打下了好的基础。

和所有的仪器一样，本仪器也有它的局限性，在使用时要有较好的洗井过程，水的清洁度要达到可分辨出微粒的条件。地下水流的速度不低于米/日 的数量级等。如水流在厘米数量级/日，建议采用放射性同位素的测量方法，本公司也提供相关的仪器和测量技术。

主要技术参数

测量速度：1-100米/日

测深：200米

适用井径：50-300mm

电子罗盘精度：≦1度

图片上传速度：1帧/秒
流速流向误差：≦5%

电源：12V40A聚合物锂电池组

平均耗电： 12V  0.5A

测量实例1

新华城AB地块项目位于江苏省南京市建邺区,3层地下室挖深18米, 开挖面积8万平方米.该工程场地属长江漫滩地貌单元,工程性质自上而下为淤泥质粉质粘土,粉细砂, 中粗砂卵砾石,强风化泥岩,风化层厚70厘米以下,中粗砂卵砾石 含水层为主要承压含水层,地下水接受侧向径流补给,与长江水有密切的水力联系,呈互排关系。目前在深基坑中采用的止水帷幕施工法主要有：水泥搅拌桩，地下连续墙、自凝灰防渗墙等，其造价和性能参数如表达1所示：但三者的造价相差较大，根据预算，如采用地下连续墙，总造价将达到2。115亿元，采用自凝灰浆防渗墙总造价为1。5236亿元，而采用水泥搅拌桩（双轴、三轴、旋喷），造价仅为0.935亿元。水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深外将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系例物理化学反应，使软土硬结成具有整体性，水稳定性和一定强度的优质土体，但这的连续性不太好，接头处和部分墙体搭接处会出现渗漏现象， 一但出现这种情况，过去的技术是无法探测到这些渗漏点的，只能大面积开挖重做，结果造价成倍增加，采用CS9000地下水流速流向仪测量出渗漏地段，测出渗流较大的测井和深度，通过测量得知在地下18米处有一层中粗砂卵砾石，它的水流速度要大于其它深度一个数量级以上，该结论与地质勘探所得结果一致，是的主要渗漏的地层，所以重点加强该层的堵漏措施，因此在这一深度附近采用特别的强防渗配方浆料，如果在成墙后发现仍有渗漏点，再通过流速流向仪测出成墙后的地下水参数，再通过化学灌浆或加筑防漏墙，就可以有效地将漏点堵住，能大大减少工程的费用。

测量实例2

江苏省洪泽湖大堤管涌渗漏路径测量

    洪泽湖是中国第四大淡水湖，水位17 m时库容为176亿立方米。洪泽湖大堤历史上是淮杨地区的防洪屏障，经过数百年修建增筑两形成今天67km长的大堤。大堤保障下游2000万人口的生命财产和3000万亩农田的安全。因此，大堤的安危，生命悠关， 2000年洪泽湖大堤在52K+315处发生了管涌渗漏，这是一段200米长的有历史的减水坝，为洪泽湖多个缷载洪水的闸堤之一。由于这一特殊作用和历史上的变迁，使得这里地形与水文地质条件变得异常的复杂，给这里的地质勘察和地下水渗漏的测试工作带来了较大的困难。我们使用CS9000流速流向仪，在现场对的管涌渗漏的路径和渗漏的层位行详细的测量。根据测量结果；随之对渗漏的主要通道进行了振动灌浆防渗处理，取得了很好地防渗效果，在工程完工后的2010年，对渗漏路径上的原位水文测试孔又进行了一次跟踪测量，以证明工程处理前后的渗流场的变化情况。洪泽湖大堤52K管涌渗漏发现之后，经过多方面的研究、勘察、探测、常规水位水量观测、灌浆以及垂直连续振动沉薄防渗板墙(桩号52K+180-52K+430m)工程处理，管涌渗漏水量减少了70%，堤坝测压管的浸润线下降了30%，说明工程处理的效果是好的。但是，管涌冒水处的水量继续存在。为了查清继续渗水的原因，在工程处理的前后，对堤坝的渗流场进行了现场单井水的流速流向测量，后次测量比前次测量的洪泽湖水位高出2。 84m，因此，有很好的可比性和实际应用价值。其测量结果如下：

    1、经防渗墙处理以后，地下永渗流场的渗流方向发生了较大的变化。渗流方向由原来的东西向转变成南北向；渗流通道上的渗流量比原来减少了98%以上，而非通道上的2-3#孔却增加了11%。二者显示说明，经防渗墙处理之后，原渗漏通道上的渗流量得到了很好的控制。由于防渗墙的不连续性（只做了100m长），在新的渗流条件下，又产生了新的渗流问题，所以绕墙端的潜水渗流依然继续进行。

    2、原渗漏通道上的渗流量的变化，检测防渗墙下部盼渗漏水量减少了97%，特别是4--0米高程的强渗漏通道上的渗漏水得到了很好地控制，防渗墙在主渗漏上的防渗效果是好的，但是，防渗墙上部的防渗效果差些，在7米和10米高程的渗流量还有些增加。依据渗流方向的分布，其上部的渗流主要来自绕墙端的潜水渗流。

    3、各测孔两次渗漏量测量结果在水平面上的比较，防渗墙建成以后，渗漏量增加的只有2-3#，其余4个测孔的渗漏减少量在83-91%之间。

    4、工程处理之后，管涌渗漏的主渗水通道得到了很好的控制。主渗漏通道上渗透特性有了明显的好转。渗透系数降低了二到三个数量级。原来的强渗透层隐患得了很好的解决。