CS9000地下(xià)水流速流向儀介紹

簡介

最近幾十年來，我(wǒ)(wǒ)國的基本建設一(yī)直都以高速不斷增長，随着我(wǒ)(wǒ)國科技的進步和國外(wài)先進技術的引進，越來越多的大(dà)型建築和地下(xià)工(gōng)程正在或将要建設，特别是大(dà)量出現的地鐵、超高層大(dà)樓、大(dà)型過海過江大(dà)橋、過江過河的大(dà)型遂道、大(dà)型礦井煤田等等，這些建築的基坑越來越大(dà)越來越深，在施工(gōng)和使用時，常常會出現滲漏、塌方、湧水等事故，由于現在重大(dà)事故的政治影響和經濟損失十分(fēn)巨大(dà)，施工(gōng)安全和這些建築以後的使用安全被政府及社會各界密切關注，這些事故大(dà)多都和地下(xià)水有關，如事先能測量出地下(xià)水測量的相關參數，人們就能避免或減輕事故，因此我(wǒ)(wǒ)們不能不認真對待地下(xià)水測量的問題。

地下(xià)水狀态有多種描述的方法，如水壓、流速、流向、孔隙度、水力坡度等等、其中(zhōng)水的流速和流向是最重要和最基本和參數之一(yī)，許多其它的參數可以從這兩項參數中(zhōng)推算出來。如何準确測量到它的數值，卻一(yī)直是工(gōng)程技術人員(yuán)面前的難題，長期以來人們通過種種方法試圖測量它們，但由于地質條件的複雜(zá)苛刻和技術所限，人們一(yī)直沒有找到一(yī)種較理想的測量方法，目前較常用的方法是抽水試驗，同位素示蹤測量、電法測量、電導測量、電熱式測量、探地雷達等，但這些測量方法都存在各種較大(dà)的弊端和測量誤差，還沒有一(yī)種公認的方便快捷的測量方式。

CS9000地下(xià)水流速流向儀是我(wǒ)(wǒ)公司最新研制成的地下(xià)水流速流向儀，它得益于現代電子技術和計算機技術的發展，采用多種最新的科技成果，可在已有的口徑大(dà)于50毫米的成井中(zhōng)直接測量地下(xià)水的流速和流向。它的測量基于示蹤原理，即利用水中(zhōng)已有的示蹤物(wù)（如細小(xiǎo)的懸浮顆粒），或人爲地加入特定的螢光示蹤劑，利用不同紫外(wài)波長大(dà)功率LED燈形成多角度顯影背景和投射光源，通過顯微拍攝的方式連續記錄不同時段微粒所在的位置及變化，通過分(fēn)析這些微粒行進軌迹，加上水下(xià)探頭所帶的高精度電子羅盤所确定的實際方向，通過統計的方式就能得出地下(xià)水的流速流向的參數，爲了減小(xiǎo)微粒受外(wài)界其它微粒的分(fēn)子熱運動碰撞、溶液溶質的比重差異、濃度差異等等引起的測量誤差，使用人員(yuán)可通過大(dà)量的水下(xià)紀錄信息利用誤差分(fēn)折的方法逐步逼近所需的精度，該方法從原理上講和放(fàng)射性同位素采用的測量原理是一(yī)緻的，但它避免了放(fàng)射性同位素操作種種特殊要求的限制，是可信度很高的直接測量地下(xià)水流速流向的一(yī)種先進的方法。在地下(xià)水流速小(xiǎo)于能推動傳統機械式葉輪流速儀的流速段，這是目前已知(zhī)唯一(yī)可實用的測量法。較正在試驗中(zhōng)的電熱傳導法、電導溶質測量法有着更高的精度與可信度。

爲了進一(yī)步提高測量的精度和應用範圍，在水下(xià)自身示蹤微粒較少或顯示不清楚的情況下(xià)，本儀器還配套設計有示蹤劑投射裝置，可人爲遠程操控投射少量的示蹤劑或螢光劑，該示蹤劑與本儀器的LED燈所照射的波長相配套，能較好地顯現微粒的影象。

根據原樣機試用結果，我(wǒ)(wǒ)們放(fàng)棄了原設計采用的視頻(pín)電纜的圖像傳送方式，這種方法電纜易損壞且操作不便，數百米的視頻(pín)電纜與電線收放(fàng)是極困難的事，所以本儀器采用了新的設計方案，充分(fēn)利用微電子技術的最新成果，使用目前最流行的嵌入式系統，采用ARM9系列的高速數據處理器，将采集的圖像經數字壓縮後上傳至上位機，上位機接收數據再将數據還原。這種方法不僅傳送的距離(lí)提高，而且可以使用多芯通用電纜，單根線且較柔細，不僅操作使用方便，堅固耐用，重要的是配套線纜的價格大(dà)大(dà)下(xià)降，爲推廣應用打下(xià)了好的基礎。

和所有的儀器一(yī)樣，本儀器也有它的局限性，在使用時要有較好的洗井過程，水的清潔度要達到可分(fēn)辨出微粒的條件。地下(xià)水流的速度不低于米/日 的數量級等。如水流在厘米數量級/日，建議采用放(fàng)射性同位素的測量方法，本公司也提供相關的儀器和測量技術。

主要技術參數

測量速度：1-100米/日

測深：200米

适用井徑：50-300mm

電子羅盤精度：≦1度

圖片上傳速度：1幀/秒
流速流向誤差：≦5%

電源：12V40A聚合物(wù)锂電池組

平均耗電： 12V  0.5A

測量實例1

新華城AB地塊項目位于江蘇省南(nán)京市建邺區,3層地下(xià)室挖深18米, 開(kāi)挖面積8萬平方米.該工(gōng)程場地屬長江漫灘地貌單元,工(gōng)程性質自上而下(xià)爲淤泥質粉質粘土,粉細砂, 中(zhōng)粗砂卵礫石,強風化泥岩,風化層厚70厘米以下(xià),中(zhōng)粗砂卵礫石 含水層爲主要承壓含水層,地下(xià)水接受側向徑流補給,與長江水有密切的水力聯系,呈互排關系。目前在深基坑中(zhōng)采用的止水帷幕施工(gōng)法主要有：水泥攪拌樁，地下(xià)連續牆、自凝灰防滲牆等，其造價和性能參數如表達1所示：但三者的造價相差較大(dà)，根據預算，如采用地下(xià)連續牆，總造價将達到2。115億元，采用自凝灰漿防滲牆總造價爲1。5236億元，而采用水泥攪拌樁（雙軸、三軸、旋噴），造價僅爲0.935億元。水泥攪拌樁是利用水泥作爲固化劑，通過特制的攪拌機械，在地基深外(wài)将軟土和固化劑強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所産生(shēng)的一(yī)系例物(wù)理化學反應，使軟土硬結成具有整體(tǐ)性，水穩定性和一(yī)定強度的優質土體(tǐ)，但這的連續性不太好，接頭處和部分(fēn)牆體(tǐ)搭接處會出現滲漏現象， 一(yī)但出現這種情況，過去(qù)的技術是無法探測到這些滲漏點的，隻能大(dà)面積開(kāi)挖重做，結果造價成倍增加，采用CS9000地下(xià)水流速流向儀測量出滲漏地段，測出滲流較大(dà)的測井和深度，通過測量得知(zhī)在地下(xià)18米處有一(yī)層中(zhōng)粗砂卵礫石，它的水流速度要大(dà)于其它深度一(yī)個數量級以上，該結論與地質勘探所得結果一(yī)緻，是的主要滲漏的地層，所以重點加強該層的堵漏措施，因此在這一(yī)深度附近采用特别的強防滲配方漿料，如果在成牆後發現仍有滲漏點，再通過流速流向儀測出成牆後的地下(xià)水參數，再通過化學灌漿或加築防漏牆，就可以有效地将漏點堵住，能大(dà)大(dà)減少工(gōng)程的費(fèi)用。

測量實例2

江蘇省洪澤湖大(dà)堤管湧滲漏路徑測量

    洪澤湖是中(zhōng)國第四大(dà)淡水湖，水位17 m時庫容爲176億立方米。洪澤湖大(dà)堤曆史上是淮楊地區的防洪屏障，經過數百年修建增築兩形成今天67km長的大(dà)堤。大(dà)堤保障下(xià)遊2000萬人口的生(shēng)命财産和3000萬畝農田的安全。因此，大(dà)堤的安危，生(shēng)命悠關， 2000年洪澤湖大(dà)堤在52K+315處發生(shēng)了管湧滲漏，這是一(yī)段200米長的有曆史的減水壩，爲洪澤湖多個缷載洪水的閘堤之一(yī)。由于這一(yī)特殊作用和曆史上的變遷，使得這裏地形與水文地質條件變得異常的複雜(zá)，給這裏的地質勘察和地下(xià)水滲漏的測試工(gōng)作帶來了較大(dà)的困難。我(wǒ)(wǒ)們使用CS9000流速流向儀，在現場對的管湧滲漏的路徑和滲漏的層位行詳細的測量。根據測量結果；随之對滲漏的主要通道進行了振動灌漿防滲處理，取得了很好地防滲效果，在工(gōng)程完工(gōng)後的2010年，對滲漏路徑上的原位水文測試孔又(yòu)進行了一(yī)次跟蹤測量，以證明工(gōng)程處理前後的滲流場的變化情況。洪澤湖大(dà)堤52K管湧滲漏發現之後，經過多方面的研究、勘察、探測、常規水位水量觀測、灌漿以及垂直連續振動沉薄防滲闆牆(樁号52K+180-52K+430m)工(gōng)程處理，管湧滲漏水量減少了70%，堤壩測壓管的浸潤線下(xià)降了30%，說明工(gōng)程處理的效果是好的。但是，管湧冒水處的水量繼續存在。爲了查清繼續滲水的原因，在工(gōng)程處理的前後，對堤壩的滲流場進行了現場單井水的流速流向測量，後次測量比前次測量的洪澤湖水位高出2。 84m，因此，有很好的可比性和實際應用價值。其測量結果如下(xià)：

    1、經防滲牆處理以後，地下(xià)永滲流場的滲流方向發生(shēng)了較大(dà)的變化。滲流方向由原來的東西向轉變成南(nán)北(běi)向；滲流通道上的滲流量比原來減少了98%以上，而非通道上的2-3#孔卻增加了11%。二者顯示說明，經防滲牆處理之後，原滲漏通道上的滲流量得到了很好的控制。由于防滲牆的不連續性（隻做了100m長），在新的滲流條件下(xià)，又(yòu)産生(shēng)了新的滲流問題，所以繞牆端的潛水滲流依然繼續進行。

    2、原滲漏通道上的滲流量的變化，檢測防滲牆下(xià)部盼滲漏水量減少了97%，特别是4--0米高程的強滲漏通道上的滲漏水得到了很好地控制，防滲牆在主滲漏上的防滲效果是好的，但是，防滲牆上部的防滲效果差些，在7米和10米高程的滲流量還有些增加。依據滲流方向的分(fēn)布，其上部的滲流主要來自繞牆端的潛水滲流。

    3、各測孔兩次滲漏量測量結果在水平面上的比較，防滲牆建成以後，滲漏量增加的隻有2-3#，其餘4個測孔的滲漏減少量在83-91%之間。

    4、工(gōng)程處理之後，管湧滲漏的主滲水通道得到了很好的控制。主滲漏通道上滲透特性有了明顯的好轉。滲透系數降低了二到三個數量級。原來的強滲透層隐患得了很好的解決。