水文地质参数自动监测处理系统的研制与应用

韦国付

摘 要：研制水文地质参数自动监测处理系统，可以提高现场水文试验的工作效率，并且可以显著降低现场技术人员的工作负担，有效的缩短水文试验的周期，降低生产成本。文章主要探讨了水文地质参数的自动监测处理系统的研制，以及数据监测系统。

关键词：水文地质；自动监测处理系统；数据监测系统；研制与应用

研制水文地质参数自动监测处理系统，可以提高现场水文试验的工作效率，并且可以显著降低现场技术人员的工作负担，有效的缩短水文试验的周期，降低生产成本。主要体现在以下几个方面：减少水文试验的次数；提高试验效率；降低工作人员的劳动强度；同时完成稳定性和非稳定性的抽水试验，并依据试验数据自动生成报告。目前，我国在获取水文地质参数中使用的方法主要包括注水试验和压水试验等。但是，这些方法不仅费时费力，而且数据处理的精度也很低。因此，有必要研制一种简单、方便而有快捷的水文试验方法，并通过研发相应的数据分析处理软件，来提高水文地质相应参数测定的准确性。

在二十世纪五十年代初，M.J.沃斯列夫首先在水文地质试验中使用了冲击试验技术，同时也研发出了相应的数学模型。冲击试验的主要原理是：在待测定地区的水位达到一个相对平稳的状态后，快速的向外抽出一定量的水，或是向内注入一定量的水。随后仔细观察并记录该区域的水位恢复情况，根据记录的数据，分析总结出这一地区的水文地质参数。伴随着该技术的提出，在此后的几十年里，国内外针对冲击试验做了大量的研究性工作。发表了大量的有关冲击试验的文章和专著。但是，在我国对于冲击试验的研究则相对较少。借鉴国外五十多年的研究结果和技术，冲击试验技术已经发展成为了一种可以在水文地质参数测定中被成熟应用的手段，而且大力促进冲击试验在我国水文地质参数测定领域，以及其他领域的应用也十分必要。

1 水文地质参数自动监测处理系统的研制与应用

1.1 水文地质参数自动监测处理系统的组成

该系统的作用可以概括为两个方面的内容：首先，使用科学的手段和方法，对传统水文试验数据进行处理、分析；其次，使用新的水文试验方法--冲击试验技术。在传统的水文试验过程中，由于受到技术等多方面因素的限制，对非平稳性的水流试验数据的处理一直存在着很多的问题，使得分析得到的结果不稳定，精准度也不高。但是，在自动监测处理系统中，可以根据试验的需要来设计和建立科学的计算方式，而且在该系统中，可以利用内插法和比对法等计算手段来科学分析和处理非平稳性的水流试验，获得的试验结果具有极高的可信度。

自动监测处理系统的组成主要包括两个部分：一是数据监测系统；二是后处理系统。其中前者主要是由数据统计程序、钻孔探头和搅动水文设备等设备组成。而后者的组成部分则不包含硬件设备。在进行水文地质的试验过程中，这两个系统能够单独的开展试验工作。也就是说，在试验的过程中，可以通过这两个系统来获取数据，并进行单独的分析和处理。

1.2 数据监测系统

数据监测系统是获得水文地质参数的一个关键系统，下面就其两个方面对该系统进行详细的论述。

首先，水位搅动设备；作为冲击试验中的关键专业设备，搅动设备的主要作用是让试验区域的水位能够在短时间内发生快速的变化。在此过程中，经常使用的辅助设备是硬聚氯乙烯管。在使用硬聚氯乙烯管时，需要将内管道内部填充满流砂，并封住硬聚氯乙烯管的两端。但是，这种硬聚氯乙烯管的最大缺点就是携带不方便。在试验的过程中，选择使用体积较大的硬聚氯乙烯管，保证管道内的水位发生明显的变化。除了硬聚氯乙烯管，在试验中，还可以选择内部装有钢珠的提桶，这可以省去注入流砂的过程，而且提桶的下端是中空的，方便水的进入。提桶的内部是节状，方便于调整提桶的长度，同时，提桶的重量较轻，方便携带。需要注意的是，为确保试验过程中提桶能够吻合钻孔，在将提桶放入到钻孔的同时，再加入一条电缆。同时，为了能够保证电缆的安全性，将提桶的两端进行打磨也是必要的。

其次，科学合理的收集试验数据；由于在水文试验中，数据的传输量和测量系数之间是一种非线性的关系，因此，在数据的处理过程中，就必须要使用一种科学合理的处理方法。通常使用的处理方法有两种：一是软件处理（数据监测常用的方法），二是硬件处理。在试验开始前，通过专业的设备对水面到水泵底端之间进行标注（每隔一米标注一次）。同时还要将管道周围的电缆固定好，以避免在试验过程中传感器的位置发生变化。在水文试验的过程中，监测系统可以在无人操作的前提下，实时准确的监测特定区域内的水位变化。针对那些水位变化相对复杂的区域，在试验过程中，可以缩短记录时间的间隔。而且，由于监测系统具有庞大的储存系统，可以同时保存数十万组试验数据。在实际测试过程中，我们发现渗透性相对较弱的地层需要的存储空间更大一些。

1.3 后处理系统

后处理系统使用的是专业软件编写的程序，在这些程序中，包含了试验数据分析和生产报表等内容。一般是将这些软件安装在计算机等相应的先进设备上，并通过对现场试验数据的筛选和分析，来确定所需要的数据进行计算，同时使用专业的计算方法来计算特定区域内的水文地质参数。最终将这些数据以及分析结果以生产试验报表的形式体现出来。

后处理系统分为三个模块：定性水流分析模块、非定性水流分模块和冲击试验模块。同时，可以将系统中的应用界面划分为以下几个主要部分：数据信息区域（该区域的功能是通过对特定数据的处理和分析，例如可以通过搜索和选取等手段来实现对特定区域试验数据的特殊处理和分析）；计算方法选择区域（通过该区域可以实现一些特殊数据的录入，以及实现稳定性和非稳定性水流冲击试验的计算）等。通常是在冲击试验过程中，具体是在提桶离开水面之前，开始对测定区域的水文变化进行实时的跟踪记录，直到试验结束。在试验完成后，在收集整理试验数据的过程中，可以有选择性的使用一些计算需要的数据，而其余的数据则可以被删除。

2 结束语

水文地质参数自动监测处理系统，可以提高现场水文试验的工作效率，并且可以显著降低现场技术人员的工作负担，有效的缩短水文试验的周期，降低生产成本，尤其是可以极大的提高试验效率。这就要求我们切实要做好水文地质参数自动监测处理系统的研究应用工作。

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