摘要：水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的研制與應(yīng)用在減少水文試驗(yàn)次數(shù)、降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約試驗(yàn)成本以及提高試驗(yàn)效率等方面都起到了重要作用。而且系統(tǒng)還能同時(shí)完成穩(wěn)定和非穩(wěn)定抽水流試驗(yàn)、根據(jù)試驗(yàn)中得出的數(shù)據(jù)，生成試驗(yàn)報(bào)告。
　　關(guān)鍵詞：水文地質(zhì) 水文地質(zhì)參數(shù) 自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)
　　中圖分類號(hào)：P345文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2012）09（b）-0201-01
　　1951年，M.J.沃斯列夫首次將沖擊試驗(yàn)技術(shù)引入到科學(xué)試驗(yàn)中來(lái)，并對(duì)其進(jìn)行不斷的完善和改進(jìn)。沖擊試驗(yàn)技術(shù)從開(kāi)始至今，經(jīng)過(guò)不斷的完善和優(yōu)化，已經(jīng)越來(lái)越成熟。隨著沖擊試驗(yàn)的不斷應(yīng)用和發(fā)展，它已經(jīng)成為進(jìn)行水文地質(zhì)試驗(yàn)，獲取水力傳導(dǎo)指數(shù)的一個(gè)重要試驗(yàn)技術(shù)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，將沖擊試驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用到我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)試驗(yàn)活動(dòng)中，是很有必要的。本文將以沖擊試驗(yàn)技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)進(jìn)行詳細(xì)探討。
　　1 基礎(chǔ)
　　1951年，M.J.沃斯列夫在進(jìn)行水文地質(zhì)試驗(yàn)時(shí)，首次使用沖擊試驗(yàn)技術(shù)，同時(shí)也開(kāi)發(fā)出了相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模式。在水文地質(zhì)試驗(yàn)過(guò)程中，沖擊試驗(yàn)的中心思想是：在某一特定區(qū)域內(nèi)的水位相對(duì)平穩(wěn)以后，迅速的向里注入或者向外抽取定額的水量。然后對(duì)區(qū)域的內(nèi)水位的恢復(fù)情況進(jìn)行仔細(xì)觀察，并根據(jù)觀察得到的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，然后總結(jié)出這一區(qū)域內(nèi)水文地質(zhì)參數(shù)。
　　2 水文地質(zhì)參數(shù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的研制
　　2.1 系統(tǒng)的組成
　　水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的作用可以主要分為兩個(gè)方面，一是通過(guò)科學(xué)的方法，對(duì)傳統(tǒng)水文試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，二是用選擇新的試驗(yàn)方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水文試驗(yàn)，即沖擊試驗(yàn)。
　　在傳統(tǒng)的水文試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)非平穩(wěn)性水流的試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理是一個(gè)極其繁雜的過(guò)程，而且受技術(shù)和方法的限制，得出的結(jié)論，準(zhǔn)確度并不高。但是在自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)者根據(jù)平穩(wěn)性水流試驗(yàn)和非平穩(wěn)性水流試驗(yàn)的特點(diǎn)，建立了相對(duì)科學(xué)、系統(tǒng)的計(jì)算方法。在系統(tǒng)中，可以通過(guò)曲線參照對(duì)比法、內(nèi)插法、比對(duì)法等計(jì)算方式對(duì)平穩(wěn)性水流和非平穩(wěn)性水流的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)、快速的分析和處理。
　　自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和后處理系統(tǒng)組合而成的。其中數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由攪動(dòng)水文設(shè)備、鉆孔探頭、數(shù)據(jù)傳送線、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)程序等組成的。而在后處理系統(tǒng)的組成部分中，不包含硬件設(shè)備。在水文試驗(yàn)的過(guò)程中，兩個(gè)系統(tǒng)可以分開(kāi)獨(dú)立展開(kāi)工作。也就說(shuō)，在水文試驗(yàn)的過(guò)程中，得出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以由監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)的處理和分析，而后處理系統(tǒng)也能通過(guò)其他試驗(yàn)方法獲取所需的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　2.2 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
　　2.2.1 水位攪動(dòng)設(shè)備
　　攪動(dòng)設(shè)備作為沖擊試驗(yàn)中的專業(yè)配置設(shè)備，它的主要作用就是能讓特定區(qū)域的的水位量在短時(shí)內(nèi)發(fā)生變化。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，硬聚氯乙烯管是最經(jīng)常使用的。在使用時(shí)，要將流砂填入內(nèi)管道內(nèi)部，并將硬聚氯乙烯管兩端端口封閉起來(lái)。這種管道有個(gè)明顯的缺點(diǎn)就不易攜帶。在試驗(yàn)過(guò)程中，為了讓管道內(nèi)的水位量發(fā)生明顯的變化，必要要選擇體積大的硬聚氯乙烯管。尤其是在試驗(yàn)過(guò)程中，碰到滲透性比較強(qiáng)的地層，則會(huì)選擇使用更大體積的管道。在試驗(yàn)過(guò)程中，必要將管道內(nèi)部填入流砂，管道的重量勢(shì)必會(huì)加重，這樣就導(dǎo)致管道攜帶起來(lái)很不方便。在試驗(yàn)過(guò)程中，可選擇使用提桶，提桶內(nèi)部裝有鋼珠，這就省去往桶內(nèi)填塞流砂的步驟，而且下端鏤空易于進(jìn)水。提桶內(nèi)部呈節(jié)狀，能隨意調(diào)整提桶的長(zhǎng)度，而且提桶體積小，重量輕，易于攜帶。在試驗(yàn)過(guò)程中，為了確保提桶與鉆孔之間相吻合，在將提桶放入到鉆孔內(nèi)時(shí)，還應(yīng)放入一條電纜，直接大約4mm即可。同時(shí)，在將提桶從孔內(nèi)提出的過(guò)程中，為了不會(huì)造成對(duì)孔內(nèi)電纜產(chǎn)生負(fù)面影響。桶的直徑必須在69mm以下。而且為了確保電纜不會(huì)在桶內(nèi)遭到破壞，桶的兩端在轉(zhuǎn)角的地方應(yīng)打磨變成半圓形，以防止提桶在上提過(guò)程中，會(huì)對(duì)電纜損壞。
　　2.2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理與收集程序
　　在水文試驗(yàn)過(guò)程中，數(shù)據(jù)的傳輸量、測(cè)量系數(shù)之間的關(guān)系大都不成線性關(guān)系，所以這就要求我們要對(duì)這些數(shù)據(jù)之間進(jìn)行一個(gè)科學(xué)、合理的處理。處理方法一般可分為兩種，一種是硬件處理法，另一種是軟件處理法。數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般是使用軟件處理方法對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行處理。在水文試驗(yàn)開(kāi)始之前，通過(guò)使用專業(yè)的設(shè)備，在特定的區(qū)域內(nèi)，從水面到水泵間的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)注。每隔一米標(biāo)注一次。直至水泵底端。然在在管道口周圍將電纜定住，以防止在試驗(yàn)過(guò)程中，傳感器發(fā)生位置上的變化。
　　監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠在無(wú)人操控、干涉的前提下，在水文試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)特點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的水位變化進(jìn)行高效、全方位和準(zhǔn)確的監(jiān)控。在試驗(yàn)過(guò)程中，如果不能掌握好將提桶提上水面的準(zhǔn)確時(shí)間，那可以在整個(gè)試驗(yàn)開(kāi)始之前就對(duì)對(duì)該區(qū)域的內(nèi)的水位量進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)的記錄，并以坐標(biāo)的形式將區(qū)域內(nèi)水位地變化呈現(xiàn)出來(lái)。等試驗(yàn)完成后，再?gòu)囊呀?jīng)得出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中，選擇計(jì)算時(shí)所需要數(shù)據(jù)。對(duì)那些在試驗(yàn)過(guò)程中，水位量變化頻繁的區(qū)域，可以縮短記錄時(shí)間的間隔。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)這方面。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有很大的存儲(chǔ)量，可以同時(shí)保存數(shù)十萬(wàn)組的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。相比較水力傳導(dǎo)性強(qiáng)的地層而言，那些滲透性比較弱地層需要存儲(chǔ)更多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　2.2.3 后處理系統(tǒng)
　　在后處理系統(tǒng)采用專業(yè)軟件編寫程序，程序中包含了試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析以及生產(chǎn)報(bào)表等兩個(gè)項(xiàng)目。將這些軟件安裝在電腦等高科技設(shè)備上，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和分析，選擇計(jì)算時(shí)所需要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用專業(yè)的計(jì)算方式來(lái)計(jì)算該區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)指數(shù)。并將這些數(shù)據(jù)以及結(jié)論整理出來(lái)，生產(chǎn)試驗(yàn)報(bào)表。
　　在后處理系統(tǒng)中可以分為沖擊試驗(yàn)?zāi)K、定性水流分析模塊和非定性水流分模塊等三個(gè)模塊。系統(tǒng)中可以將應(yīng)用界面劃分成幾個(gè)部分：計(jì)算方法選擇區(qū)域、數(shù)據(jù)信息區(qū)域、側(cè)欄區(qū)域，在測(cè)欄區(qū)域的設(shè)計(jì)上，選側(cè)自動(dòng)設(shè)計(jì)，同時(shí)建立一個(gè)相對(duì)應(yīng)的目錄、數(shù)據(jù)的錄入以及生產(chǎn)報(bào)表等其他一些功能。在計(jì)算方法選擇區(qū)域上，實(shí)現(xiàn)定性和非穩(wěn)定性水流和沖擊試驗(yàn)計(jì)算方法以及一些特別數(shù)據(jù)的輸入。而在數(shù)據(jù)信息區(qū)域則主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行一些特定的處理和分析，比如搜索、選取等。
　　在沖擊試驗(yàn)的過(guò)程中，在提桶提出水面之前，就應(yīng)開(kāi)始對(duì)區(qū)域的水位變化進(jìn)行詳細(xì)記錄，直至這次試驗(yàn)結(jié)束。試驗(yàn)完成后，從收集整理的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中，選擇一些計(jì)算時(shí)所需要的數(shù)據(jù)，其他的，可以剔除。
　　3 結(jié)語(yǔ)
　　水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的研制與應(yīng)用在減少水文試驗(yàn)次數(shù)、降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約試驗(yàn)成本以及提高試驗(yàn)效率等方面都起到了重要作用。這就要求我們要切實(shí)的做好水文地質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用工作。
　　參考文獻(xiàn)
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