公告序號（無）
技術/裝備名稱

智能化地下水流向流速監測儀裝備

申報單位
北京歐仕科技有限公司
推薦單位
生態環境部土壤與農業農村生態環境監管技術中心

一、技術/裝備簡介
適用范圍
（1）地下水常規監測：小尺度高精度的地下水流速、流向指標，是地下水質量常規監測的必要組成。
（2）地下水污染監測：對于生態環境部門要求的雙源（飲用水源及污染源）監測任務，建立起有效的地下水重點區域污染預警、預測監測網。
（3）水資源及水文監測：對于重大工程對地下水資源及水文、水環境特征的影響，需要地下水流速、流向等數據的直觀體現。
（4）地質調查：開采地下水誘發的巖溶塌陷地質災害。
（5）地下水工程工藝判定：小尺度工程場地地下水流動對工藝選擇的判定。
技術原理
智能化地下水流向流速監測儀采用單井顯微視頻攝像技術，通過顯微鏡頭拍攝水中膠體粒子的移動軌跡，實時測定地下水流速。內置電子羅盤，精準定位流向。與傳統的地下水流向流速測定方式相比，可以實現單井、快速、實時測量地下水流向流速。探頭前端配置有井下攝錄模塊，可實時觀測井下環境。此外，探頭還集成了壓力和溫度傳感器，能夠準確地測量水位和水溫。拍攝到的影像通過自主開發的軟件用數字化的形式表現出來，從而確定實際的水中粒子的運行軌跡，軟件通過獨特的算法確定每個膠質粒子的流速及相應的流向。
工藝路線
智能化地下水流向流速監測儀由北京歐仕科技有限公司研發生產，具有完全知識產權，采用單井顯微視頻攝像技術，獨特集成了720P 井下高清監控相機，3.7mm 高清鏡頭，視角90度，可實現探頭的精準布放以及井下實時可視化。設備包括一體化集成探頭、線纜、地面控制器和外部供電設備。探頭*底端配置井下電視攝像頭，可用于觀測探頭下放位置。其上方設有顯微攝像窗口，可捕捉水中微米級膠體顆粒。探頭內部設計有電子羅盤，用于判定水中顆粒流動方向。數據通過線纜傳輸到控制器進行數據處理，*終顯示測定結果。同時也具備在線功能，獲得遠程監測數據。
布放啟動之后，系統可獲得地下水流向，流速，水位，水溫數據，可野外便攜使用也可實現遠程無線傳輸。*大工作深度300m（60m、150m可選）。
裝備性能參數及執行標準

• 參照 JJG（水利）001-2009 轉子式流速儀檢定規程

• 激光干涉儀：CDjx2021-10961

• 高精度連續脈沖間隔測量儀：SPss2021-11042

• 等間距光學顆粒靶板：CDlz2022-01087

• 等間距光學顆粒靶板：CDlz2022-01237

• 方向精度：±1°；

• 可檢測*低速度：1μm/s；

• *小可識別顆粒物粒徑：5μm，在自然水體監測中可直接觀察測定，無需人為投加外源物質。

• 可在*小5cm內徑的井內監測

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應用效果
智能化地下水流向流速儀可**利用單井測定地下水流動狀態，既可以便攜單次使用，也可以布放在線使用。此技術的應用，填補了小區域尺度流向與流速無法測定的空白，通過單井實時刻畫地下含水層的流動狀態，不僅獲得流向與流速的實時數據，還可獲得水位及水溫的數據。
在在線監測的模式下，可以獲得地下水規律性波動變化，包括潮汐、季節等變化規律，為地下水野外工作提供**手**數據。
研發背景
智能化地下水流向流速監測儀由北京歐仕研發生產，具有自主知識產權，采用單井顯微視頻攝像技術，獲得地下水流向、流速、水位、水溫數據。
一直以來，地下水監測工作中多采用現有的勘察資料等來粗略判斷地下水的流向及流速。對于“雙源”監測，沒有合適尺度的水文地質資料，也無法有效預警、預判地下水污染的趨勢及擴散速度。在企業用地調查過程中，也一直存在四個技術難點。1地下水流向判斷存在較高技術難度，地下水歷史資料較缺乏。2缺乏視頻手段，監測井特別是篩網處的洗井和維護效果難以評估。3判斷監測井的設置是否合理。4測定手段無法提供在線監測的手段，單次測量不能準確捕捉并刻畫地下水流向與流速的準確變化規律。
該裝備實時拍攝水中的膠體粒子移動軌跡以測量地下水的流速；且融合了高分辨磁通量羅盤系統，來測定水的流向。儀器可**利用單井管測定地下水流動狀態，既可以便攜單次使用，也可以布放在線使用。目前該技術已廣泛地應用于地質、環保等領域，具有靈敏度高、結果實時反饋等特點。
目前國外有類似設備，采用熱脈沖的方法，測定指標少精度低，不可實時數據反饋，且無法在線提供監測數據，存在一定的技術局限性。
技術/裝備特點
該裝備具備以下幾點優勢特點：
1、實現快速單井測量地下水流向與流速
2、可在*小5cm內徑的井內監測
3、超低流速監測（權威計量單位出具可達1μm/s，實際可更低）
4、井下環境可視，一次性找到監測位置
5、便攜和在線兩種工作模式
6、*低2秒監測間隔，可調節
7、數據無線傳輸，具有超標報警功能
8、極易維護
9、監測數據實時顯示，結果現場打印
二、典型應用案例
案例名稱
北京地鐵27號線二期（昌平線南延）勘察01合同段地下水流速、流向測定項目
案例簡介
北京城建勘測設計研究院有限責任公司采用冷凍法進行地鐵隧道聯絡通道施工。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構周圍不穩定的含水圍巖凍結成封閉的、具有足夠強度和剛度的凍結壁，然后進行施工作業的一種施工法，凍結壁能保證地層穩定，同時還能起隔水作用，保證地下工程施工的順利進行。冷凍法施工一般分為垂直冷凍和水平凍，根據相關資料規定：只要地層天然水含量大于10%，且地下水流動或滲透速度小于10m/ d的情況，都可以采用凍結法施工。
北京城建勘測設計研究院有限責任公司委托北京歐仕科技進行地下流速與流向的測定。
達到的標準或性能要求
傳統手段，無法實現地下水點位這種小尺度的地下水流速的**測定，區域性的結果對地鐵站聯絡通道施工理論支撐不足，實際狀況與經驗數據往往出現較大偏差。如果速度過大，需要加大冷凍投入，為獲得冷凍效果，均會造成時間及金錢的成本增加。為獲得準確的成本投入預期以及準確獲得冷凍效果預判，均需要對小尺度的地下水流速進行精準測定。經多次委托測定，均為北京城建勘測設計研究院有限責任公司提供比較準確的數據支撐。
業主單位
北京城建勘測設計研究院有限責任公司
投運時間
2020年11月
工藝流程
1、監測前24小時，對監測井進行洗井靜置。
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，布放在監測井中井篩中部。
4、靜置20-30分鐘，同時設置監測任務。
5、開始監測30分鐘。
6、停止監測，回收儀器。

主要工藝參數
1方向精度：±1°；
2可檢測*低速度：1μm/s；
3*小可識別顆粒物粒徑：5μm，在自然水體監測中可直接觀察測定，無需人為投加外源物質。
運行情況
該案例為委托測試的技術服務，利用智能化地下水流向流速監測儀測定地鐵施工場地地下水流動情況，測試后出具技術服務測試報告。
技術/裝備應用產生的碳減排效果
設備功耗低，采用220V供電，功率只有30W。