本發(fā)明涉及地下水涌水量測量，尤指一種地下水涌水量測量裝置及測量方法。
背景技術：
1、測量地下水各含水層之間的涌水量，并根據(jù)各含水層之間的涌水量評估各含水層之間補給情況以及地下水的動態(tài)變化等是水文地質調查和工程實踐中的關鍵環(huán)節(jié)；該環(huán)節(jié)對于評估含水層的水力特性、保障地下水資源合理開發(fā)、工程安全與穩(wěn)定性控制、環(huán)境與生態(tài)影響評估以及污染遷移與修復等方面具有重要作用。
2、目前對于涌水量的測量一般都是利用電磁流量計或超聲波流量計直接測量水流速度。而地下水中各含水層之間的水流流速不同，有的含水層之間的水流流速非常低，而電磁流量計或超聲波流量計對于低流速（小流量）的測量精度不夠，甚至會出現(xiàn)測不到的情況，因此會影響后續(xù)對各含水層之間相互補給情況以及地下水動態(tài)變化等的評估。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的主要目的之一，在于提供一種地下水涌水量測量裝置，以解決現(xiàn)有技術中電磁流量計或超聲波流量計對于地下水低流速情況下的測量精度不夠的問題。
2、本發(fā)明的主要目的之二，在于提供一種地下水涌水量測量方法，以解決現(xiàn)有技術中電磁流量計或超聲波流量計對于地下水低流速情況下的測量精度不夠的問題。
3、為解決上述技術問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種地下水涌水量測量裝置，包括卷線盤、檢測組件和控制器；
4、所述卷線盤上纏繞有線纜，所述線纜的一端與電源連接，另一端與檢測組件連接并為檢測組件供電，所述卷線盤通過線纜將檢測組件下放至井管中的檢測位置；
5、所述檢測組件包括水溫水位探頭、流速探頭和井徑測量儀，所述流速探頭包括豎直設置的探頭外殼，所述探頭外殼為中空結構，所述探頭外殼的內部設有相機，所述相機的下方設有物鏡，所述相機的攝像端正對物鏡；所述物鏡的正下方設有反光鏡；所述探頭外殼的外壁上設有視窗，所述視窗位于反光鏡的位置，所述反光鏡朝向視窗方向傾斜設置并與物鏡配合；所述視窗的內部設有補光燈，所述補光燈朝向視窗設置；所述補光燈的光線透過視窗照射水中的膠體粒子，水中的膠體粒子經(jīng)補光燈照射之后形成散射光，并通過反光鏡投射到物鏡上，物鏡將膠體粒子信息成像到相機上，所述相機將拍攝到的視頻信息通過線纜傳輸至控制器；
6、所述控制器包括控制單元、顯示單元和存儲單元，所述控制單元把視頻信息拆解分析得到水中膠體粒子的流速及流向；所述存儲單元用于存儲視頻信息、分析結果及檢測組件檢測到的各項數(shù)據(jù)；所述顯示單元用于實時展示相機拍攝的視頻信息。
7、作為進一步的技術方案，所述相機與物鏡之間設有套筒，所述套筒的內部為中空結構，且其兩端均設有開口，所述相機固定在套筒的頂部，所述物鏡固定在套筒的底部。
8、作為進一步的技術方案，所述探頭外殼的頂部設有用于與線纜連接的密封接頭。
9、作為進一步的技術方案，所述視窗環(huán)繞探頭外殼的周向設置。
10、作為進一步的技術方案，所述補光燈位于反光鏡的一側，且所述補光燈和反光鏡為一固定組件，所述固定組件的下方設有帶動固定組件繞物鏡中軸線轉動的第一電機。
11、作為進一步的技術方案，所述補光燈設有多個，多個補光燈沿著視窗的周向環(huán)繞一圈設置，多個所述補光燈的中心設有光線通道，所述反光鏡正對光線通道，所述反光鏡的下方設有帶動反光鏡繞物鏡中軸線轉動的第二電機。
12、一種地下水涌水量測量方法，采用上述的一種地下水涌水量測量裝置，包括以下步驟：
13、s1、利用電源對檢測組件進行供電，并利用卷線盤將檢測組件下放至井管中，在檢測組件下放過程中，利用水溫水位探頭實時進行水溫和水位的測量，從而將檢測組件準確下放至檢測位置；
14、s2、通過井徑測量儀器測量井管內徑；
15、s3、通過流速探頭測量檢測位置的地下水在豎直方向上的流速和流向，首先補光燈透過視窗照射水中的膠體粒子，膠體粒子被補光燈照射后形成散射光，散射光通過反光鏡投射到物鏡上，物鏡把粒子信息聚焦到相機上，相機把捕捉到的視頻信息通過線纜傳輸?shù)娇刂破髦校?/p>
16、s4、控制器中的控制單元接收視頻信息，并通過視頻信息分析出檢測位置的地下水中膠體粒子的移動方向，并計算出膠體粒子的移動速度；再通過矢量計算把膠體粒子的移動速度折算到豎直方向，即得到該檢測位置的水流在豎直方向上的流速；
17、s5、控制單元通過井管內徑計算得到井管斷面面積，然后利用流速乘以井管斷面面積計算出該檢測位置的單位體積的涌水量；
18、s6、檢測位置為相鄰兩個含水層中間的位置；通過s1-s5的方式，將檢測組件依次下放至井管中各個相鄰含水層之間的檢測位置，測量各個檢測位置的水溫、水位、井徑和流速，并通過控制單元計算得出各個檢測位置的涌水量；
19、s7、相機所拍攝的視頻信息、水溫水位探頭測量的數(shù)據(jù)、井徑測量儀測得的數(shù)據(jù)以及控制單元的分析和計算結果均存儲于存儲單元中。
20、本發(fā)明的有益效果為：
21、本發(fā)明通過粒子識別技術，利用水中的膠體粒子運動來檢測地下水在垂直方向上的流速和流向，其具有微米級的高靈敏度。而其具體主要利用補光燈照射地下水的暗環(huán)境，從而看到水中的膠體粒子，水中的膠體粒子經(jīng)補光燈照射之后形成散射光，散射光通過反光鏡投射到物鏡上，物鏡將膠體粒子信息成像到相機上，相機將拍攝到的視頻信息通過線纜傳輸至控制單元，控制單元可通過粒子識別技術計算出地下水中的膠體粒子的移動速度，并通過矢量計算把膠體粒子的移動速度折算到豎直方向，從而得到該檢測位置的水流在豎直方向上的流速。并通過井管內徑計算得到井管斷面面積，然后利用流速乘以井管斷面面積計算出該檢測位置的單位體積的涌水量。
22、本發(fā)明通過上述方式，將檢測組件依次下放至井管中各個相鄰含水層之間，從而測量并計算得到各個相鄰含水層之間的涌水量，由此可方便并準確的評估地下水的動態(tài)變化、預測涌水風險、合理利用地下水資源。另外本發(fā)明對于流速的測量方法可探測微米級的粒子運動及微米級流速，對于低流速的情況下，其測量精度更高。同時其可便攜使用，且可實時在線監(jiān)測使用。
1.一種地下水涌水量測量裝置，其特征在于，包括卷線盤、檢測組件和控制器；
2.根據(jù)權利要求1所述的一種地下水涌水量測量裝置，其特征在于，所述相機與物鏡之間設有套筒，所述套筒的內部為中空結構，且其兩端均設有開口，所述相機固定在套筒的頂部，所述物鏡固定在套筒的底部。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種地下水涌水量測量裝置，其特征在于，所述探頭外殼的頂部設有用于與線纜連接的密封接頭。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種地下水涌水量測量裝置，其特征在于，所述視窗環(huán)繞探頭外殼的周向設置。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種地下水涌水量測量裝置，其特征在于，所述補光燈位于反光鏡的一側，且所述補光燈和反光鏡為一固定組件，所述固定組件的下方設有帶動固定組件繞物鏡中軸線轉動的第一電機。
6.根據(jù)權利要求4所述的一種地下水涌水量測量裝置，其特征在于，所述補光燈設有多個，多個補光燈沿著視窗的周向環(huán)繞一圈設置，多個所述補光燈的中心設有光線通道，所述反光鏡正對光線通道，所述反光鏡的下方設有帶動反光鏡繞物鏡中軸線轉動的第二電機。
7.一種地下水涌水量測量方法，采用權利要求1-6任一所述的一種地下水涌水量測量裝置，其特征在于，包括以下步驟：