一种地下水水位动态预测系统及多含水层水体测量装置

1.本发明涉及地下水位测量技术领域，具体涉及一种地下水水位动态预测系统及多含水层水体测量装置。


背景技术：

2.地下水位作为地下水资源管理的重要依据，对地下水位的动态预测对水资源的可持续利用有着重要意义，地下含水层水位测量一般通过水文钻孔进行测量。
3.现有的地下含水层测量时，为了防止个含水层连通，一个钻孔只能测量一个含水层水位，通过观测含水层内水体涌入钻孔内后，钻孔内液面的高度得到，但是当钻孔地势较低或含水层内水位较高时，会出现涌井，从而无法测量，且难以通过一个钻孔长时间测量多个含水层的水位。


技术实现要素：

4.为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种地下水水位动态预测系统及多含水层水体测量装置，通过测量管和封堵管的设置，根据水纹钻孔内各含水层的分布情况，对多个封堵管、测量管、过渡管进行拼接形成拼接管体，且多个封堵管分别位于各个隔水层高度位置，封堵泥浆对封堵管与钻孔壁之间进行填充，从而实现将各个隔水层重新封闭，避免各含水层通过钻孔相互连通，使得测量结果更加精确，且不会造成涌进，和污染含水层，含水层的水压通过压力杆挤压压力传感器，从而得到各含水层的水压，进一步换算得到各含水层的水位，实现通过一个钻孔对多含水层水位进行实时监测。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种地下水水位动态预测系统，包括水体测量装置、数据库和预测模型；
7.所述水体测量装置用于实时检测和记录地下水位变化情况，并定时将实际水位数据上传至数据库中；
8.所述数据库用于记录近期水位数据、往期水位数据和环境气象数据；
9.所述预测模型通过将数据库中记录的近期水位数据、往期水位数据和环境气象数据，导入数学模型，得到预测结果。
10.进一步在于：所述环境气象数据包括降雨量、蒸发量、气温、日照数据。
11.一种多含水层水体测量装置，包括多个封堵管、多个测量管、多个过渡管和拼接组件，所述封堵管的外侧壁两端均固连有气栓模块，所述封堵管、测量管、过渡管的两端内壁均固连有固定架，所述封堵管的内部通过对应固定架固连有泥浆管一和气压管一，所述泥浆管一的一侧外壁与封堵管的外侧壁中间位置连通，所述气压管一的两端外侧壁分别与紧邻位置的气栓模块连通，所述测量管的内部通过对应的固定架固连有泥浆管二和气压管二，所述测量管的内侧壁两侧均固定连通有套筒，所述套筒的内侧壁滑动连接有压力杆，所述过渡管的内部通过对应的固定架固连有泥浆管三和气压管三，所述拼接组件包括多个压力传感器，所述压力传感器用于测量两个相对的压力杆之间的压力，位于最低端的过渡管
的底端封闭，且该过渡管内的气压管三和泥浆管三的底端均封闭，根据水纹钻孔内各含水层的分布情况，对多个封堵管、测量管、过渡管进行拼接形成拼接管体，且多个封堵管分别位于各个隔水层高度位置，多个测量管分别位于各个含水层高度位置，拼接管体内的多个泥浆管一、泥浆管二、泥浆管三之间对接连通形成输送管，多个气压管一、气压管二和气压管三之间对接连通形成气管，对气管内充入气压，使得气栓模块膨胀，与钻孔壁接触挤压，向输送管内送入封堵泥浆，封堵泥浆进入封堵管上的两个气栓模块之间，并对封堵管与钻孔壁之间进行填充，封堵管与钻孔壁之间的水体则被挤压重新渗入相应隔水层内，从而实现将各个隔水层重新封闭，避免各含水层通过钻孔相互连通，含水层的水压通过压力杆挤压压力传感器，从而得到各含水层的水压，进一步换算得到各含水层的水位，实现通过一个钻孔对多含水层水位进行实时监测。
12.进一步在于：所述封堵管、测量管、过渡管的两端均安装有法兰盘，所述泥浆管一、泥浆管二和泥浆管三之间可首尾相互套接，所述气压管一、气压管二和气压管三之间可首尾相互套接，方便封堵管、测量管、过渡管之间的连接。
13.进一步在于：所述气栓模块包括两个环形气囊，所述环形气囊与封堵管固定套接，且其中一个环形气囊与气压管一连通，两个所述环形气囊之间通过软管连通，两个所述环形气囊的外侧设置有蒙皮，所述蒙皮的的两端均与封堵管外侧壁固连，且蒙皮中间位置的弹性系数大于两侧位置的弹性系数，气压管一对两个环形气囊内供气，环形气囊膨胀后支撑蒙皮涨开与钻孔壁挤压贴靠，并且挤压钻孔壁使其凹陷，蒙皮部分嵌入钻孔壁内，且由于蒙皮中间位置的弹性系数大于两侧位置的弹性系数，使得环形气囊撑开蒙皮两端时，蒙皮中间位置形变量较小，使得蒙皮中间位置相较于两侧内凹，从而使得蒙皮与钻孔壁之间接触面积更大，增加蒙皮对钻孔壁的密封效果，避免封堵泥浆从两个气栓模块之间泄露。
14.进一步在于：所述封堵管的外侧壁位于蒙皮两端位置处均固定套接有限制板，限制环形气囊向两侧膨胀。
15.进一步在于：所述拼接组件还包括多个过渡杆、多个安装杆和引导头，且多个安装杆与多个过渡杆相互之间首尾连接，所述引导头的顶端与过渡杆、安装杆的底端均可嵌入卡接，所述安装杆的一外侧壁中间位置开设有用于安装压力传感器的安装槽一，所述安装杆的一外侧壁的一侧开设有卡线槽，所述安装杆一外侧壁位于安装槽一的上方开设有安装槽二，所述安装槽二的内壁固定安装有距离传感器，所述卡线槽与安装槽一、安装槽二之间均开设有排线槽，所述过渡杆的一外侧壁一侧开设有卡线槽，多个过渡杆、多个安装杆和引导头之间通过螺栓连接拼接形成方杆，且引导头处于方杆的最低端，压力传感器和距离传感器上的连接线通过排线槽卡入卡线槽内，从而对连接线进行保护，且当压力传感器长时间使用出现损坏后，通过将方杆整体向上拔出后对压力传感器进行更换。
16.进一步在于：所述引导头的底端两侧均开设有倒角，且压力杆的一端上下两侧均开设有倒角，方便方杆下移时插入两个相对的压力杆之间。
17.进一步在于：所述固定架的中间位置开设有矩形孔，所述固定架的一侧开设有固定孔一和固定孔二，泥浆管一、泥浆管二和泥浆管三与对应的固定孔一固定套接，气压管一、气压管二和气压管三之间与对应的固定孔二固定套接，矩形孔用于与方杆滑动套接。
18.进一步在于：所述矩形孔位于两个相对的压力杆中间位置的正上方，且矩形孔的内轮廓与安装杆的截面外轮廓相同，便于方杆通过矩形孔插入至两个相对的压力杆之间，
方便对方杆定位。
19.本发明的有益效果：
20.1、通过测量管和封堵管的设置，根据水纹钻孔内各含水层的分布情况，对多个封堵管、测量管、过渡管进行拼接形成拼接管体，且多个封堵管分别位于各个隔水层高度位置，多个测量管分别位于各个含水层高度位置，拼接管体内的多个泥浆管一、泥浆管二、泥浆管三之间对接连通形成输送管，多个气压管一、气压管二和气压管三之间对接连通形成气管，对气管内充入气压，使得气栓模块膨胀，与钻孔壁接触挤压，向输送管内送入封堵泥浆，封堵泥浆进入封堵管上的两个气栓模块之间，并对封堵管与钻孔壁之间进行填充，封堵管与钻孔壁之间的水体则被挤压重新渗入相应隔水层内，从而实现将各个隔水层重新封闭，避免各含水层通过钻孔相互连通，使得测量结果更加精确，且不会造成涌进，和污染含水层，含水层的水压通过压力杆挤压压力传感器，从而得到各含水层的水压，进一步换算得到各含水层的水位，实现通过一个钻孔对多含水层水位进行实时监测；
21.2、通过气栓模块的设置，气压管一对两个环形气囊内供气，环形气囊膨胀后支撑蒙皮涨开与钻孔壁挤压贴靠，并且挤压钻孔壁使其凹陷，蒙皮部分嵌入钻孔壁内，且由于蒙皮中间位置的弹性系数大于两侧位置的弹性系数，使得环形气囊撑开蒙皮两端时，蒙皮中间位置形变量较小，使得蒙皮中间位置相较于两侧内凹，从而使得蒙皮与钻孔壁之间接触面积更大，增加蒙皮对钻孔壁的密封效果，避免封堵泥浆从两个气栓模块之间泄露；
22.3、通过安装杆和过渡杆的设置，多个过渡杆、多个安装杆和引导头之间通过螺栓连接拼接形成方杆，压力传感器和距离传感器上的连接线通过排线槽卡入卡线槽内，从而对连接线进行保护，通过压力杆的设置，使得压力传感器不与液体环境直接接触，从而增加压力传感器的使用寿命，且当压力传感器长时间使用出现损坏后，可以将方杆整体向上拔出后对压力传感器进行更换，从而便于维护。
附图说明
23.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
24.图1是本发明中系统流程示意图；
25.图2是本发明中测量装置整体结构示意图；
26.图3是本发明中过渡管内部结构示意图；
27.图4是本发明中测量管内部结构示意图；
28.图5是本发明中测量管使用状态结构示意图；
29.图6是本发明中固定架结构示意图；
30.图7是本发明中封堵管结构示意图；
31.图8是本发明中拼接组件结构示意图；
32.图9是本发明中安装杆结构示意图；
33.图10是本发明卡线槽中结构示意图。
34.图中：100、封堵管；110、气压管一；120、泥浆管一；130、固定架；131、矩形孔；132、固定孔一；133、固定孔二；140、气栓模块；141、环形气囊；142、蒙皮；143、限制板；200、测量管；210、气压管二；220、泥浆管二；230、套筒；240、压力杆；300、过渡管；310、气压管三；320、泥浆管三；400、拼接组件；410、过渡杆；420、安装杆；421、安装槽一；422、安装槽二；423、排
线槽；424、卡线槽；425、压力传感器；426、距离传感器；430、引导头。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
36.请参阅图1-10所示，一种地下水水位动态预测系统，包括水体测量装置、数据库和预测模型；
37.水体测量装置用于实时检测和记录地下水位变化情况，并定时将实际水位数据上传至数据库中；
38.数据库用于记录近期水位数据、往期水位数据和环境气象数据；
39.预测模型通过将数据库中记录的近期水位数据、往期水位数据和环境气象数据，导入数学模型，得到预测结果。
40.环境气象数据包括降雨量、蒸发量、气温、日照数据。
41.一种多含水层水体测量装置，包括多个封堵管100、多个测量管200、多个过渡管300和拼接组件400，封堵管100的外侧壁两端均固连有气栓模块140，封堵管100、测量管200、过渡管300的两端内壁均固连有固定架130，封堵管100的内部通过对应固定架130固连有泥浆管一120和气压管一110，泥浆管一120的一侧外壁与封堵管100的外侧壁中间位置连通，气压管一110的两端外侧壁分别与紧邻位置的气栓模块140连通，测量管200的内部通过对应的固定架130固连有泥浆管二220和气压管二210，测量管200的内侧壁两侧均固定连通有套筒230，套筒230的内侧壁滑动连接有压力杆240，过渡管300的内部通过对应的固定架130固连有泥浆管三320和气压管三310，拼接组件400包括多个压力传感器425，压力传感器425用于测量两个相对的压力杆240之间的压力，位于最低端的过渡管300的底端封闭，且该过渡管300内的气压管三310和泥浆管三320的底端均封闭，根据水纹钻孔内各含水层的分布情况，对多个封堵管100、测量管200、过渡管300进行拼接形成拼接管体，且多个封堵管100分别位于各个隔水层高度位置，多个测量管200分别位于各个含水层高度位置，拼接管体内的多个泥浆管一120、泥浆管二220、泥浆管三320之间对接连通形成输送管，多个气压管一110、气压管二210和气压管三310之间对接连通形成气管，对气管内充入气压，使得气栓模块140膨胀，与钻孔壁接触挤压，向输送管内送入封堵泥浆，封堵泥浆进入封堵管100上的两个气栓模块140之间，并对封堵管100与钻孔壁之间进行填充，封堵管100与钻孔壁之间的水体则被挤压重新渗入相应隔水层内，从而实现将各个隔水层重新封闭，避免各含水层通过钻孔相互连通，含水层的水压通过压力杆240挤压压力传感器425，从而得到各含水层的水压，进一步换算得到各含水层的水位，实现通过一个钻孔对多含水层水位进行实时监测。
42.封堵管100、测量管200、过渡管300的两端均安装有法兰盘，泥浆管一120、泥浆管二220和泥浆管三320之间可首尾相互套接，气压管一110、气压管二210和气压管三310之间可首尾相互套接，方便封堵管100、测量管200、过渡管300之间的连接。
43.气栓模块140包括两个环形气囊141，环形气囊141与封堵管100固定套接，且其中
一个环形气囊141与气压管一110连通，两个环形气囊141之间通过软管连通，两个环形气囊141的外侧设置有蒙皮142，蒙皮142的的两端均与封堵管100外侧壁固连，且蒙皮142中间位置的弹性系数大于两侧位置的弹性系数，气压管一110对两个环形气囊141内供气，环形气囊141膨胀后支撑蒙皮142涨开与钻孔壁挤压贴靠，并且挤压钻孔壁使其凹陷，蒙皮142部分嵌入钻孔壁内，且由于蒙皮142中间位置的弹性系数大于两侧位置的弹性系数，使得环形气囊141撑开蒙皮142两端时，蒙皮142中间位置形变量较小，使得蒙皮142中间位置相较于两侧内凹，从而使得蒙皮142与钻孔壁之间接触面积更大，增加蒙皮142对钻孔壁的密封效果，避免封堵泥浆从两个气栓模块140之间泄露，封堵管100的外侧壁位于蒙皮142两端位置处均固定套接有限制板143，限制环形气囊141向两侧膨胀。
44.拼接组件400还包括多个过渡杆410、多个安装杆420和引导头430，且多个安装杆420与多个过渡杆410相互之间首尾连接，引导头430的顶端与过渡杆410、安装杆420的底端均可嵌入卡接，安装杆420的一外侧壁中间位置开设有用于安装压力传感器425的安装槽一421，安装杆420的一外侧壁的一侧开设有卡线槽424，安装杆420一外侧壁位于安装槽一421的上方开设有安装槽二422，安装槽二422的内壁固定安装有距离传感器426，卡线槽424与安装槽一421、安装槽二422之间均开设有排线槽423，过渡杆410的一外侧壁一侧开设有卡线槽424，多个过渡杆410、多个安装杆420和引导头430之间通过螺栓连接拼接形成方杆，且引导头430处于方杆的最低端，压力传感器425和距离传感器426上的连接线通过排线槽423卡入卡线槽424内，从而对连接线进行保护，且当压力传感器425长时间使用出现损坏后，通过将方杆整体向上拔出后对压力传感器425进行更换，引导头430的底端两侧均开设有倒角，且压力杆240的一端上下两侧均开设有倒角，方便方杆下移时插入两个相对的压力杆240之间，固定架130的中间位置开设有矩形孔131，固定架130的一侧开设有固定孔一132和固定孔二133，泥浆管一120、泥浆管二220和泥浆管三320与对应的固定孔一132固定套接，气压管一110、气压管二210和气压管三310之间与对应的固定孔二133固定套接，矩形孔131用于与方杆滑动套接，矩形孔131位于两个相对的压力杆240中间位置的正上方，且矩形孔141的内轮廓与安装杆420的截面外轮廓相同，便于方杆通过矩形孔131插入至两个相对的压力杆240之间，方便对方杆定位。
45.工作原理：使用时，根据水纹钻孔内各含水层的分布情况，对多个封堵管100、测量管200、过渡管300进行拼接形成拼接管体，且多个封堵管100分别位于各个隔水层高度位置，多个测量管200分别位于各个含水层高度位置，拼接管体内的多个泥浆管一120、泥浆管二220、泥浆管三320之间对接连通形成输送管，多个气压管一110、气压管二210和气压管三310之间对接连通形成气管，对气管内充入气压，使得气栓模块140膨胀，与钻孔壁接触挤压，气压管一110对两个环形气囊141内供气，环形气囊141膨胀后支撑蒙皮142涨开与钻孔壁挤压贴靠，并且挤压钻孔壁使其凹陷，蒙皮142部分嵌入钻孔壁内，且由于蒙皮142中间位置的弹性系数大于两侧位置的弹性系数，使得环形气囊141撑开蒙皮142两端时，蒙皮142中间位置形变量较小，使得蒙皮142中间位置相较于两侧内凹，从而使得蒙皮142与钻孔壁之间接触面积更大，增加蒙皮142对钻孔壁的密封效果，避免封堵泥浆从两个气栓模块140之间泄露。
46.向输送管内送入封堵泥浆，封堵泥浆进入封堵管100上的两个气栓模块140之间，并对封堵管100与钻孔壁之间进行填充，封堵管100与钻孔壁之间的水体则被挤压重新渗入
相应隔水层内，从而实现将各个隔水层重新封闭，避免各含水层通过钻孔相互连通。
47.将多个过渡杆410、多个安装杆420和引导头430之间根据实际情况通过螺栓连接拼接形成方杆，且引导头430处于方杆的最低端，将方杆沿多个矩形孔131向下插入拼接管体内，使压力传感器425移动至对应高度的两个压力杆240内，含水层的水压通过压力杆240挤压压力传感器425，从而得到各含水层的水压，进一步换算得到各含水层的水位，实现通过一个钻孔对多含水层水位进行实时监测，当压力传感器425长时间使用出现损坏后，通过将方杆整体向上拔出后对压力传感器425进行更换。
48.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
49.以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。