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公告序號(hào)（無）
技術(shù)/裝備名稱

智能化地下水流向流速監(jiān)測(cè)儀裝備

申報(bào)單位
北京歐仕科技有限公司
推薦單位
生態(tài)環(huán)境部土壤與農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境監(jiān)管技術(shù)中心

一、技術(shù)/裝備簡(jiǎn)介
適用范圍
（1）地下水常規(guī)監(jiān)測(cè)：小尺度高精度的地下水流速、流向指標(biāo)，是地下水質(zhì)量常規(guī)監(jiān)測(cè)的必要組成。
（2）地下水污染監(jiān)測(cè)：對(duì)于生態(tài)環(huán)境部門要求的雙源（飲用水源及污染源）監(jiān)測(cè)任務(wù)，建立起有效的地下水重點(diǎn)區(qū)域污染預(yù)警、預(yù)測(cè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)。
（3）水資源及水文監(jiān)測(cè)：對(duì)于重大工程對(duì)地下水資源及水文、水環(huán)境特征的影響，需要地下水流速、流向等數(shù)據(jù)的直觀體現(xiàn)。
（4）地質(zhì)調(diào)查：開采地下水誘發(fā)的巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害。
（5）地下水工程工藝判定：小尺度工程場(chǎng)地地下水流動(dòng)對(duì)工藝選擇的判定。
技術(shù)原理
智能化地下水流向流速監(jiān)測(cè)儀采用單井顯微視頻攝像技術(shù)，通過顯微鏡頭拍攝水中膠體粒子的移動(dòng)軌跡，實(shí)時(shí)測(cè)定地下水流速。內(nèi)置電子羅盤，精準(zhǔn)定位流向。與傳統(tǒng)的地下水流向流速測(cè)定方式相比，可以實(shí)現(xiàn)單井、快速、實(shí)時(shí)測(cè)量地下水流向流速。探頭前端配置有井下攝錄模塊，可實(shí)時(shí)觀測(cè)井下環(huán)境。此外，探頭還集成了壓力和溫度傳感器，能夠準(zhǔn)確地測(cè)量水位和水溫。拍攝到的影像通過自主開發(fā)的軟件用數(shù)字化的形式表現(xiàn)出來，從而確定實(shí)際的水中粒子的運(yùn)行軌跡，軟件通過獨(dú)特的算法確定每個(gè)膠質(zhì)粒子的流速及相應(yīng)的流向。
工藝路線
智能化地下水流向流速監(jiān)測(cè)儀由北京歐仕科技有限公司研發(fā)生產(chǎn)，具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)，采用單井顯微視頻攝像技術(shù)，獨(dú)特集成了720P 井下高清監(jiān)控相機(jī)，3.7mm 高清鏡頭，視角90度，可實(shí)現(xiàn)探頭的精準(zhǔn)布放以及井下實(shí)時(shí)可視化。設(shè)備包括一體化集成探頭、線纜、地面控制器和外部供電設(shè)備。探頭*底端配置井下電視攝像頭，可用于觀測(cè)探頭下放位置。其上方設(shè)有顯微攝像窗口，可捕捉水中微米級(jí)膠體顆粒。探頭內(nèi)部設(shè)計(jì)有電子羅盤，用于判定水中顆粒流動(dòng)方向。數(shù)據(jù)通過線纜傳輸?shù)娇刂破鬟M(jìn)行數(shù)據(jù)處理，*終顯示測(cè)定結(jié)果。同時(shí)也具備在線功能，獲得遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
布放啟動(dòng)之后，系統(tǒng)可獲得地下水流向，流速，水位，水溫?cái)?shù)據(jù)，可野外便攜使用也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線傳輸。*大工作深度300m（60m、150m可選）。
裝備性能參數(shù)及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

• 參照 JJG（水利）001-2009 轉(zhuǎn)子式流速儀檢定規(guī)程

• 激光干涉儀：CDjx2021-10961

• 高精度連續(xù)脈沖間隔測(cè)量?jī)x：SPss2021-11042

• 等間距光學(xué)顆粒靶板：CDlz2022-01087

• 等間距光學(xué)顆粒靶板：CDlz2022-01237

• 方向精度：±1°；

• 可檢測(cè)*低速度：1μm/s；

• *小可識(shí)別顆粒物粒徑：5μm，在自然水體監(jiān)測(cè)中可直接觀察測(cè)定，無需人為投加外源物質(zhì)。

• 可在*小5cm內(nèi)徑的井內(nèi)監(jiān)測(cè)

  ?

應(yīng)用效果
智能化地下水流向流速儀可**利用單井測(cè)定地下水流動(dòng)狀態(tài)，既可以便攜單次使用，也可以布放在線使用。此技術(shù)的應(yīng)用，填補(bǔ)了小區(qū)域尺度流向與流速無法測(cè)定的空白，通過單井實(shí)時(shí)刻畫地下含水層的流動(dòng)狀態(tài)，不僅獲得流向與流速的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還可獲得水位及水溫的數(shù)據(jù)。
在在線監(jiān)測(cè)的模式下，可以獲得地下水規(guī)律性波動(dòng)變化，包括潮汐、季節(jié)等變化規(guī)律，為地下水野外工作提供**手**數(shù)據(jù)。
研發(fā)背景
智能化地下水流向流速監(jiān)測(cè)儀由北京歐仕研發(fā)生產(chǎn)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，采用單井顯微視頻攝像技術(shù)，獲得地下水流向、流速、水位、水溫?cái)?shù)據(jù)。
一直以來，地下水監(jiān)測(cè)工作中多采用現(xiàn)有的勘察資料等來粗略判斷地下水的流向及流速。對(duì)于“雙源”監(jiān)測(cè)，沒有合適尺度的水文地質(zhì)資料，也無法有效預(yù)警、預(yù)判地下水污染的趨勢(shì)及擴(kuò)散速度。在企業(yè)用地調(diào)查過程中，也一直存在四個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。1地下水流向判斷存在較高技術(shù)難度，地下水歷史資料較缺乏。2缺乏視頻手段，監(jiān)測(cè)井特別是篩網(wǎng)處的洗井和維護(hù)效果難以評(píng)估。3判斷監(jiān)測(cè)井的設(shè)置是否合理。4測(cè)定手段無法提供在線監(jiān)測(cè)的手段，單次測(cè)量不能準(zhǔn)確捕捉并刻畫地下水流向與流速的準(zhǔn)確變化規(guī)律。
該裝備實(shí)時(shí)拍攝水中的膠體粒子移動(dòng)軌跡以測(cè)量地下水的流速；且融合了高分辨磁通量羅盤系統(tǒng)，來測(cè)定水的流向。儀器可**利用單井管測(cè)定地下水流動(dòng)狀態(tài)，既可以便攜單次使用，也可以布放在線使用。目前該技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于地質(zhì)、環(huán)保等領(lǐng)域，具有靈敏度高、結(jié)果實(shí)時(shí)反饋等特點(diǎn)。
目前國外有類似設(shè)備，采用熱脈沖的方法，測(cè)定指標(biāo)少精度低，不可實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋，且無法在線提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，存在一定的技術(shù)局限性。
技術(shù)/裝備特點(diǎn)
該裝備具備以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：
1、實(shí)現(xiàn)快速單井測(cè)量地下水流向與流速
2、可在*小5cm內(nèi)徑的井內(nèi)監(jiān)測(cè)
3、超低流速監(jiān)測(cè)（權(quán)威計(jì)量單位出具可達(dá)1μm/s，實(shí)際可更低）
4、井下環(huán)境可視，一次性找到監(jiān)測(cè)位置
5、便攜和在線兩種工作模式
6、*低2秒監(jiān)測(cè)間隔，可調(diào)節(jié)
7、數(shù)據(jù)無線傳輸，具有超標(biāo)報(bào)警功能
8、極易維護(hù)
9、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，結(jié)果現(xiàn)場(chǎng)打印
二、典型應(yīng)用案例
案例名稱
北京地鐵27號(hào)線二期（昌平線南延）勘察01合同段地下水流速、流向測(cè)定項(xiàng)目
案例簡(jiǎn)介
北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司采用冷凍法進(jìn)行地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道施工。核心是在地層中鉆孔后埋入加鹽水或液氮的鋼管，通過利用人工制冷手段使結(jié)構(gòu)周圍不穩(wěn)定的含水圍巖凍結(jié)成封閉的、具有足夠強(qiáng)度和剛度的凍結(jié)壁，然后進(jìn)行施工作業(yè)的一種施工法，凍結(jié)壁能保證地層穩(wěn)定，同時(shí)還能起隔水作用，保證地下工程施工的順利進(jìn)行。冷凍法施工一般分為垂直冷凍和水平凍，根據(jù)相關(guān)資料規(guī)定：只要地層天然水含量大于10%，且地下水流動(dòng)或滲透速度小于10m/ d的情況，都可以采用凍結(jié)法施工。
北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司委托北京歐仕科技進(jìn)行地下流速與流向的測(cè)定。
達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或性能要求
傳統(tǒng)手段，無法實(shí)現(xiàn)地下水點(diǎn)位這種小尺度的地下水流速的**測(cè)定，區(qū)域性的結(jié)果對(duì)地鐵站聯(lián)絡(luò)通道施工理論支撐不足，實(shí)際狀況與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)往往出現(xiàn)較大偏差。如果速度過大，需要加大冷凍投入，為獲得冷凍效果，均會(huì)造成時(shí)間及金錢的成本增加。為獲得準(zhǔn)確的成本投入預(yù)期以及準(zhǔn)確獲得冷凍效果預(yù)判，均需要對(duì)小尺度的地下水流速進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)定。經(jīng)多次委托測(cè)定，均為北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司提供比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。
業(yè)主單位
北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司
投運(yùn)時(shí)間
2020年11月
工藝流程
1、監(jiān)測(cè)前24小時(shí)，對(duì)監(jiān)測(cè)井進(jìn)行洗井靜置。
2、如圖所示，連接好儀器。
3、打開井下電視模塊，將探頭緩慢下放，布放在監(jiān)測(cè)井中井篩中部。
4、靜置20-30分鐘，同時(shí)設(shè)置監(jiān)測(cè)任務(wù)。
5、開始監(jiān)測(cè)30分鐘。
6、停止監(jiān)測(cè)，回收儀器。

主要工藝參數(shù)
1方向精度：±1°；
2可檢測(cè)*低速度：1μm/s；
3*小可識(shí)別顆粒物粒徑：5μm，在自然水體監(jiān)測(cè)中可直接觀察測(cè)定，無需人為投加外源物質(zhì)。
運(yùn)行情況
該案例為委托測(cè)試的技術(shù)服務(wù)，利用智能化地下水流向流速監(jiān)測(cè)儀測(cè)定地鐵施工場(chǎng)地地下水流動(dòng)情況，測(cè)試后出具技術(shù)服務(wù)測(cè)試報(bào)告。
技術(shù)/裝備應(yīng)用產(chǎn)生的碳減排效果
設(shè)備功耗低，采用220V供電，功率只有30W。