公告序号（无）
技术/装备名称

智能化地下水流向流速监测仪装备

申报单位
北京欧仕科技有限公司
推荐单位
生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心

一、技术/装备简介
适用范围
（1）地下水常规监测：小尺度高精度的地下水流速、流向指标，是地下水质量常规监测的必要组成。
（2）地下水污染监测：对于生态环境部门要求的双源（饮用水源及污染源）监测任务，建立起有效的地下水重点区域污染预警、预测监测网。
（3）水资源及水文监测：对于重大工程对地下水资源及水文、水环境特征的影响，需要地下水流速、流向等数据的直观体现。
（4）地质调查：开采地下水诱发的岩溶塌陷地质灾害。
（5）地下水工程工艺判定：小尺度工程场地地下水流动对工艺选择的判定。
技术原理
智能化地下水流向流速监测仪采用单井显微视频摄像技术，通过显微镜头拍摄水中胶体粒子的移动轨迹，实时测定地下水流速。内置电子罗盘，精准定位流向。与传统的地下水流向流速测定方式相比，可以实现单井、快速、实时测量地下水流向流速。探头前端配置有井下摄录模块，可实时观测井下环境。此外，探头还集成了压力和温度传感器，能够准确地测量水位和水温。拍摄到的影像通过自主开发的软件用数字化的形式表现出来，从而确定实际的水中粒子的运行轨迹，软件通过独特的算法确定每个胶质粒子的流速及相应的流向。
工艺路线
智能化地下水流向流速监测仪由北京欧仕科技有限公司研发生产，具有完全知识产权，采用单井显微视频摄像技术，独特集成了720P 井下高清监控相机，3.7mm 高清镜头，视角90度，可实现探头的精准布放以及井下实时可视化。设备包括一体化集成探头、线缆、地面控制器和外部供电设备。探头*底端配置井下电视摄像头，可用于观测探头下放位置。其上方设有显微摄像窗口，可捕捉水中微米级胶体颗粒。探头内部设计有电子罗盘，用于判定水中颗粒流动方向。数据通过线缆传输到控制器进行数据处理，*终显示测定结果。同时也具备在线功能，获得远程监测数据。
布放启动之后，系统可获得地下水流向，流速，水位，水温数据，可野外便携使用也可实现远程无线传输。*大工作深度300m（60m、150m可选）。
装备性能参数及执行标准

• 参照 JJG（水利）001-2009 转子式流速仪检定规程

• 激光干涉仪：CDjx2021-10961

• 高精度连续脉冲间隔测量仪：SPss2021-11042

• 等间距光学颗粒靶板：CDlz2022-01087

• 等间距光学颗粒靶板：CDlz2022-01237

• 方向精度：±1°；

• 可检测*低速度：1μm/s；

• *小可识别颗粒物粒径：5μm，在自然水体监测中可直接观察测定，无需人为投加外源物质。

• 可在*小5cm内径的井内监测

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应用效果
智能化地下水流向流速仪可**利用单井测定地下水流动状态，既可以便携单次使用，也可以布放在线使用。此技术的应用，填补了小区域尺度流向与流速无法测定的空白，通过单井实时刻画地下含水层的流动状态，不仅获得流向与流速的实时数据，还可获得水位及水温的数据。
在在线监测的模式下，可以获得地下水规律性波动变化，包括潮汐、季节等变化规律，为地下水野外工作提供**手**数据。
研发背景
智能化地下水流向流速监测仪由北京欧仕研发生产，具有自主知识产权，采用单井显微视频摄像技术，获得地下水流向、流速、水位、水温数据。
一直以来，地下水监测工作中多采用现有的勘察资料等来粗略判断地下水的流向及流速。对于“双源”监测，没有合适尺度的水文地质资料，也无法有效预警、预判地下水污染的趋势及扩散速度。在企业用地调查过程中，也一直存在四个技术难点。1地下水流向判断存在较高技术难度，地下水历史资料较缺乏。2缺乏视频手段，监测井特别是筛网处的洗井和维护效果难以评估。3判断监测井的设置是否合理。4测定手段无法提供在线监测的手段，单次测量不能准确捕捉并刻画地下水流向与流速的准确变化规律。
该装备实时拍摄水中的胶体粒子移动轨迹以测量地下水的流速；且融合了高分辨磁通量罗盘系统，来测定水的流向。仪器可**利用单井管测定地下水流动状态，既可以便携单次使用，也可以布放在线使用。目前该技术已广泛地应用于地质、环保等领域，具有灵敏度高、结果实时反馈等特点。
目前国外有类似设备，采用热脉冲的方法，测定指标少精度低，不可实时数据反馈，且无法在线提供监测数据，存在一定的技术局限性。
技术/装备特点
该装备具备以下几点优势特点：
1、实现快速单井测量地下水流向与流速
2、可在*小5cm内径的井内监测
3、超低流速监测（权威计量单位出具可达1μm/s，实际可更低）
4、井下环境可视，一次性找到监测位置
5、便携和在线两种工作模式
6、*低2秒监测间隔，可调节
7、数据无线传输，具有超标报警功能
8、极易维护
9、监测数据实时显示，结果现场打印
二、典型应用案例
案例名称
北京地铁27号线二期（昌平线南延）勘察01合同段地下水流速、流向测定项目
案例简介
北京城建勘测设计研究院有限责任公司采用冷冻法进行地铁隧道联络通道施工。核心是在地层中钻孔后埋入加盐水或液氮的钢管，通过利用人工制冷手段使结构周围不稳定的含水围岩冻结成封闭的、具有足够强度和刚度的冻结壁，然后进行施工作业的一种施工法，冻结壁能保证地层稳定，同时还能起隔水作用，保证地下工程施工的顺利进行。冷冻法施工一般分为垂直冷冻和水平冻，根据相关资料规定：只要地层天然水含量大于10%，且地下水流动或渗透速度小于10m/ d的情况，都可以采用冻结法施工。
北京城建勘测设计研究院有限责任公司委托北京欧仕科技进行地下流速与流向的测定。
达到的标准或性能要求
传统手段，无法实现地下水点位这种小尺度的地下水流速的**测定，区域性的结果对地铁站联络通道施工理论支撑不足，实际状况与经验数据往往出现较大偏差。如果速度过大，需要加大冷冻投入，为获得冷冻效果，均会造成时间及金钱的成本增加。为获得准确的成本投入预期以及准确获得冷冻效果预判，均需要对小尺度的地下水流速进行精准测定。经多次委托测定，均为北京城建勘测设计研究院有限责任公司提供比较准确的数据支撑。
业主单位
北京城建勘测设计研究院有限责任公司
投运时间
2020年11月
工艺流程
1、监测前24小时，对监测井进行洗井静置。
2、如图所示，连接好仪器。
3、打开井下电视模块，将探头缓慢下放，布放在监测井中井筛中部。
4、静置20-30分钟，同时设置监测任务。
5、开始监测30分钟。
6、停止监测，回收仪器。

主要工艺参数
1方向精度：±1°；
2可检测*低速度：1μm/s；
3*小可识别颗粒物粒径：5μm，在自然水体监测中可直接观察测定，无需人为投加外源物质。
运行情况
该案例为委托测试的技术服务，利用智能化地下水流向流速监测仪测定地铁施工场地地下水流动情况，测试后出具技术服务测试报告。
技术/装备应用产生的碳减排效果
设备功耗低，采用220V供电，功率只有30W。