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地下水地球物理勘查技術模式

更新時間：2020-09-04　點擊量：1032

地下水，從儲存介質方面可分為孔隙水、裂隙構造水、巖溶構造水。無論哪種類型的地下水，其勘查步驟一般有以下兩個方面：首先判斷地下水儲存體的空間分布特征，包括松散含水層埋深、厚度及其巖性，蓄水構造產狀、性質及其規模等；其次，要分析判斷地下水儲存體的富水性，進而確定宜井孔位。地下水地球物理勘查技術方法較多，包括重、磁、電、震等幾十種方法，尋求一種有效、快速的勘查技術模式是提高地下水勘查工作效率的重要保障。從地下水勘查要解決的具體問題出發，選用音頻大地電磁測深法（ＥＨ４電導率成像系統）和激發極化法組合，形成一種有效、快速的地下水勘查技術模式，具有理論依據和實現的可行性，前者可精細查明地下水儲存體的空間分布特征，后者可分析判斷地下水儲存體的富水性。

　　１技術方法原理簡介

　　ＥＨ４電導率成像系統是由美國ＧＥＯＭＥＴＲＩＣＳ和ＥＭＩ公司聯合生產的。該系統屬于部分可控源與天然場源相結合的一種大地電磁測深系統，觀測的基本參數為時間域正交的電場分量Ｅｘ、Ｅｙ和磁場分量Ｈｘ、Ｈｙ，通過頻譜分析及一系列運算，求得不同頻率的視電阻率，通過改變頻率可以達到測深的目的。該系統由于配置不同而具有不同的勘探深度，其基本配置（頻率為１０～１００Ｈｚ）的勘探深度為幾十至一千多米，低頻配置（頻率０．１Ｈｚ～１ｋＨｚ）的勘探深度達３０００多米。在地下水勘查方面主要用于劃分地層巖性，確定含水體埋深、厚度，查明構造規模、性質、產狀及其裂隙發育程度等。

　　激發極化法找水通常被人們認為是一種直接找水方法，其基本原理是：利用人工場（稱之為一次場），激發地質體，產生極化場（稱之為二次場），通過測量反映二次場振幅大小及衰減快慢的視電阻率、半衰時、極化率、綜合參數等物理參數，來判斷含水體富水性。

　　２組合模式

　　２．１組合原則

　　音頻大地電磁測深法（ＥＨ４電導率成像系統）工作效率高，是一種快速有效的、可連續勘查較大深度地質體的技術方法，而激發極化法相對來說工作繁瑣，效率低，因此，二者組合原則是：首先用ＥＨ４電導率儀器快速進行剖面勘查工作，查明地下含水體的空間分布特征，圈定異常區，然后在異常點進行激發極化測量，從而判定含水體富水性。

　　２．２工作原則

　　音頻大地電磁測深剖面垂直地質構造走向，選擇不同極距（ＭＮ分別為１５、２５、３０、５０ｍ等）工作方式。為準確確定斷層走向、傾斜和孔位定位，點距應根據不同地下水類型而確定，孔隙類地下水的測量點距可適當大些，一般可為５０～１００ｍ，構造類地下水的點距要小，一般１０～３０ｍ較好。激發極化法要選用合理有效的工作方式，其裝置類型應結合實際情況而確定，一般可采用等比裝置。關健技術之一是采用不極化電極，電極極差穩定且小。

　　２．３資料解釋原則與孔位的確定

　　在進行資料解釋之前，應做好以下幾個方面的工作：①熟悉和了解工作區的地質、水文地質條件，首先了解地層巖性、地質構造的分布情況，還要分析水文地質條件，地下水的補給、排泄、徑流條件以及尋找地下水儲存好的場所；②分析判斷ＥＨ４電導率圖像的電阻率曲線的異常性質，在不同巖性體反映的視電阻率數值是不同的，應結合地質資料，分析判別引起電阻率數值變化的主要原因；③認真分析激電異常，去假存真，尤其是多個激電參數的對應關系，若各個參數都在相應部位存在異常，說明其可靠性好，結合地質資料，就可以確定孔位。音頻大地電磁測深法的資料解釋是以測量的地層電阻率值為依據。對于松散含水體，以尋找顆粒較粗的細砂、中細砂、粗砂等為主要目標體，反映電阻率值為高值特征；而對于裂隙構造水、巖溶水，以尋找裂隙發育程度高、斷層破損程度高的低電阻率值為主要目標體。

　　判斷電阻率值的高低要考慮以下因素：一是區域地層巖性背景電阻率值的大小，所謂的高低只是相對背景值而言；二是區域地下水礦化度值，礦化度大小也是決定地層電阻率高低的重要影響因素之一，必須加以綜合分析與判斷；三是區域環境影響因素，如地形起伏、電力線、游散電流、地下金屬管道等，都會造成電阻率值具有較大誤差。因此，對所得資料必須加以綜合判斷，采用相應的資料處理手段，以保證所測電阻率的真實性。對于含水巖層（帶），激發極化法的各個參數中，視電阻率反映為低值異常，而極化率、半衰時、衰減度、綜合參數均反映為高值。若某些參數反映為高值，另一部分反映為低值，則說明含水巖層（體）充填泥質成分，出水量將會降低。

　　孔位的確定以ＥＨ４電導率圖像曲線為主，結合激電異常參數綜合考慮。對于松散孔隙類地下水，孔位一般布置在埋深相對較小、富水性好的地段，對于構造類地下水，孔位一般布置在裂隙發育、破損程度高以及富水性好的地段，包括張性斷層的上盤或者逆性斷層的迎水盤（或影響帶）等。一些大的斷層，往往富水性并不好，一般次級構造較為富水。因此，孔位的確定要依據水文地質條件，結合物探成果綜合考慮。

　　３應用實例

　　西南滿村位于保定市西部順平縣，該村坐落于灰巖分布區，地形大致平坦，第四系覆蓋為１００～１５０ｍ，主要巖性為震旦系白云巖。由于受多次構造的影響，存在一條規模較大（稱之為山前大斷層）的斷層，斷層寬度約１００ｍ且延伸遠，走向為北東向，大部分被黏土或風化物充填。從水文地質條件判斷，該區域有比較豐富的地下水，但從地表無法判斷斷層的位置，不能確定具體孔位。本次采用上述勘查技術模式進行野外勘查，取得了成功。圖１的電阻率剖面為ＥＨ４電導率成像系統勘查數據經隨機附帶的反演軟件進行擬反演后的結果。圖中可以看出，在埋深１００ｍ、水平位置１００m處存在高值電阻率與低阻電阻率拐點，反映為斷層影響帶，推斷該處斷層破碎帶發育良好。從激發極化勘查結果（圖２）可見，視電阻率ρｓ在ＡＢ／２為１３０～１７０ｍ范圍內，激化率ηｓ分別在ＡＢ／２為５０、６５、１００、１３０ｍ附近存在３處高值異常，而半衰時Ｓｔ和綜合參數ｍ分別為１７０～２００ｍ的范圍出現高值異常。綜合３個激電參數高值異常分析，推斷剖面１００ｍ處斷層富水性好。因此，在ＥＨ４電導率成像圖１００ｍ處布設１個孔位。鉆探表明０～６５ｍ為第四系，７０～９０ｍ為第三系，１３０～２２０ｍ為震旦系白云巖裂隙發育，終孔２２０ｍ，出水量達１００ｍ３／ｈ，水量豐富，解決了該村農田用水問題。

　　４結語

　　通過理論和實踐表明，音頻大地電磁測深法與激發極化法組合勘查地下水技術模式是一種可行有效的技術手段。發揮音頻大地電磁測深法具有的快速高效、準確查明地下水儲存體的空間分布特征、圈定異常范圍的優勢，再利用激發極化法綜合參數可定量判斷富水性的特點，結合水文地質條件，即可確定宜井孔位。二者組合是一種行之有效的地下水勘查技術模式。

全自動野外地溫監測系統/凍土地溫自動監測系統

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TD-016C型地源熱泵能耗監控測溫系統

產品關鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫，淺層地溫在線監測系統，分布式地溫監測系統

此款系統專門為地源熱泵生產企業，新能源技術安裝公司，地熱井鉆探公司以及節能環保產業等單位設計，通過連接我司單總線地熱電纜，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件系統。歡迎各類單位以及經銷商詳詢！此款設備支持貼牌，具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統【產品介紹】

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數是很重要的參數.而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長,測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的測溫電纜設計方法，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

采集服務器通過總線將現場與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數據發到總線上。每個采集模塊可以連接內置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連。本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監測，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統，主要是一套*基于現場總線和數字傳感器技術的在線監測及分析系統。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監測并保存數據，為優化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統本系統的重要特點：

１．結構簡單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅動模塊，普通線，可以輕松測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統的穩定性和可靠特點總結：高性價格比，根據不同的需求，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題，本系統是傳統鉑電阻測溫系統理想的替代品. 可應用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

本系統技術參數：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數字傳感器，測井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統系統功能：

1、溫度在線監測

2、報警功能

3、數據存儲

4、定時保存設置

5、歷史數據報表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術參數】

1、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點數：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設置）

6、傳輸技術： RS485、RF(射頻技術)、GPRS

7、測點線長：小于350米

8、供電方式： AC220V /內置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經測試與檢測，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時，請按以下方法操作與使用：
1．使用時，建議將感溫電纜置于U形管內以方便后期維護。
若置與U形管外，請小心操作，做好電纜防護，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負，蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統理論上支持180個節點，實際使用應該限制在150個節點以內。
5.系統具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統供電，當總線距離在200米以內，則可以采用DC9V給現場模塊供電，當距離在500米之內，可以采用DC12V給系統供電。

【北京鴻鷗成運儀器設備有限公司提供定制各個領域用的測溫線纜產品介紹】

由北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統，硬件采取*ARM技術；上位機軟件使用編程語言技術設計，富有人性、直觀明了；測溫傳感器直接封裝在電纜內部，根據客戶距離進行封裝。目前該系統廣泛應用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統進行地溫監測，本系統的可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監測方法：
　　為了實現地源熱泵系統的診斷，必須首先制定保證系統正常運行的合理的標準。在系統的設計階段，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據參數，它也是在系統運行過程中可能產生變化的參數。如果在一個或幾個空調采暖周期（一般一個空調采暖周期為1年）后，系統的取熱和放熱嚴重不平衡，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統的運行效率。所以設計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統所控制的建筑物進行全年動態能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結構材料和房間功能等條件，計算出該區域全年供暖、制冷的負荷，我們根據該負荷，選擇合適的系統配置，即地埋管數量以及必要的輔助冷熱源，并動態模擬計算地源熱泵植筋加固系統運行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時系統實時監測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統。

淺層地溫能監測系統概況：

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建筑物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設計中，土壤的導熱系數是很重要的參數，而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長，測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的地源熱泵測溫電纜設計方法，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的數字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質等環境對空調換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據以上成本估計，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統的測溫精度，但對模擬量數據采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉換器的位數，即提供巡檢儀的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對這一需求，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出“數字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應系統。礦井深部地溫監測，地源熱泵溫度監測研究，地源熱泵溫度測量系統，淺層地熱測溫系統。

地源熱泵數字總線測溫線纜與傳統測溫電纜對比分析：
傳統的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對溫度進行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環境影響不大，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式，并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測量的準確度、系統的精度差，會受環境及時間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會對電信號產生較大的干擾，從而影響傳感器實際的測量精度和系統的穩定性，每年需要進行校準，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的總線式數字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應元件，感應元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數據傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統熱電阻測溫系統*的優勢。所以數字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監測理想的設備。數字總線式數據傳感器本身自帶12位高精度數據轉換器和現場總線管理器，直接將溫度數據轉換成適合遠距離傳輸的數字信號，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實現一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數據監控平臺建設

一、系統介紹

1、建設自動監測監測平臺，可監測大樓內室內溫度；熱泵機組空調側和地源側溫度、

壓力、流量；系統空調側和地源側溫度、壓力、流量；熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數；地溫場的變化等，實現熱泵機組運行情況 24 小時實時監測，異常情況預

警，做到真正的無人值守。可對熱泵系統的長期運行穩定性、系統對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價，為進一步示范推廣與系統優化的工作提供數據指導依據。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內溫度監測數據及變化曲線；

3）室外環境溫度數據及變化曲線；

4）機房內空調側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

5）機房內地埋管側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

6）機房內用電設備的電流、電壓、功率、電能等監測數據及變化曲線；

7）地溫場內不同深度的地溫監測數據及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統 COP 分析以及系統節能量的評價分析。

2、自動監測平臺建成以后可以對已經安裝自動監測設備的地熱井實施自動監測的數據分

析展示，可實現地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析，并可實現數據異常情況預

警，做到實時監管，有地熱井運行的穩定性。

1）開采水量及回水水量的流量監測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監測及變化曲線；

3）開采井井內水位監測及變化曲線；

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地下水地球物理勘查技術模式

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