楊詠梅 彭丹

地下水溫度測量裝置研究概述

楊詠梅 彭丹

地下水資源是人類生產(chǎn)、生活中重要的自然資源，為合理地開發(fā)利用和保護(hù)地下水資源，應(yīng)及時掌握其動態(tài)變化情況，實(shí)施地下水資源監(jiān)測工作。地下水溫度測量是地下水資源監(jiān)測工作中的基礎(chǔ)內(nèi)容，通過水溫監(jiān)測可為地下水資源評價、保護(hù)規(guī)劃等工作提供必要的基礎(chǔ)資料。因此，開展地下水溫度測量裝置研究是做好地下水資源研究的重要基礎(chǔ)工作。

一、技術(shù)背景

我國地下水資源的主要監(jiān)測要素為地下水水位、水溫、水質(zhì)和出水量，水文系統(tǒng)多使用人工方法測量地下水溫度，水溫監(jiān)測過程較為粗放，測量時多使用表層水溫計。由于該水溫計下設(shè)儲水杯為金屬材質(zhì)且體積小，提出水面后，杯內(nèi)水樣水溫易受氣溫影響。同時，根據(jù)《地下水監(jiān)測規(guī)范》（SL183-2005）要求，監(jiān)測水溫時應(yīng)置于水面下1m處靜置5min后讀數(shù)，現(xiàn)有表層水溫計較易采集表層地下水的水樣，致使監(jiān)測所得的地下水水溫數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。因此，研制一些準(zhǔn)確、便捷的地下水水溫測量設(shè)施顯得尤為重要。

二、地下水溫度測量裝置

1.技術(shù)方案

本研究裝置質(zhì)量為0.33～0.37kg，包括提環(huán)、浮柱、鋼絲繩、水溫表、套管、儲水杯、杯套、合葉板、活門，詳見圖1、圖2、圖3（圖中，1、提環(huán)，2、浮柱，3、鋼絲繩，4、水溫表，5、套管，6、儲水杯，7、出水孔，8、導(dǎo)流帽，9、杯套，10、合葉板，11、活門）。

圖1 地下水溫度測量裝置立面圖

圖2 地下水溫度測量裝置儲水杯細(xì)節(jié)圖

圖3 地下水溫度測量裝置儲水杯側(cè)面剖視圖

本研究裝置所設(shè)水銀溫度表測溫范圍為-5℃～+40℃、最小分度為0.2℃，高25～26cm、直徑2～2.5cm。溫度表安裝于圓管狀金屬套管內(nèi)，套管形狀為圓柱體，高22～23cm，直徑3～3.5cm，在套管高度的1/8至7/8處鏤空成長方形的開窗，寬度2.5～3cm。水銀溫度表的度數(shù)通過長方形的開窗便于讀取。套管下端連接金屬儲水杯，溫度表球部懸于儲水杯的中央，儲水杯形狀為圓柱體，高5～6cm，直徑5～6cm；杯套高3～4cm。套管頂端用長度為62～66cm的鋼絲繩連接PP發(fā)泡材質(zhì)的浮柱，浮柱體積不少于350cm3，形狀為圓柱體，高度10～12cm，直徑6～7cm。浮柱能夠產(chǎn)生足夠的浮力使地下水溫度測量裝置保持在規(guī)定高度。浮柱頂端設(shè)有圓形金屬提環(huán)，直徑為3～4cm，金屬提環(huán)系上繩索；鋼絲繩的長度和浮柱可使水溫表最終保持在規(guī)定測量深度。儲水杯杯壁上部開設(shè)有圓形或橢圓形出水孔6～8個，沿儲水杯一周均勻開設(shè)，出水孔的下方

2.測量方式

當(dāng)實(shí)施地下水水溫監(jiān)測時，使用一根可調(diào)節(jié)長短的繩子連接提環(huán)，握住連接提環(huán)的繩子，將地下水溫度測量裝置沿地下水監(jiān)測井井壁放入水面以下，儲水杯下部的合葉板由于水壓力將向上開啟，地下水由活門進(jìn)入儲水杯內(nèi)，繼續(xù)下沉?xí)r儲水杯中所存水將經(jīng)導(dǎo)流帽從出水孔流出，外凸的導(dǎo)流帽會使水流加快形成流場迅速流出，從而使儲水杯內(nèi)的地下水保持為所處深度的水樣，當(dāng)裝置下沉到浮柱懸于水中靜止時，溫度表球部懸于水面下1m處，靜置5min后，儲水杯內(nèi)裝滿水面下1m處的水樣，再提升本裝置，此時合葉板合上活門關(guān)閉，儲水杯中仍將保存所測水樣。將水溫表提出水面后讀數(shù)，此時溫度表顯示的數(shù)值即為所測地下水水溫。

三、結(jié)語

該項(xiàng)研究通過研制地下水溫度測量裝置，在簡便地下水水溫監(jiān)測工作過程的同時，根據(jù)《地下水監(jiān)測規(guī)范》中水溫監(jiān)測要求，對測量裝置在取樣深度、保溫效果方面進(jìn)行改進(jìn)，提高了地下水水溫監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性■設(shè)置外凸的導(dǎo)流帽，導(dǎo)流帽的下邊沿距離儲水杯底部的距離為3～4cm，出水孔的上邊沿距導(dǎo)流帽的上邊沿的距離為儲水杯高度的1/6。儲水杯外側(cè)包裹有隔熱的合成高分子化合物杯套；儲水杯底部設(shè)置圓形活門和圓形合葉板，圓形活門直徑為3～4cm，圓形合葉板的直徑大于圓形活門，圓形合葉板的開合即可開關(guān)圓形活門。杯套可選用塑料、合成橡膠材料。杯套可使杯內(nèi)的水樣溫度不受外界氣溫影響，減小測量誤差。

（作者單位：江蘇省水文水資源勘測局揚(yáng)州分局225000揚(yáng)州市邗江區(qū)水利局225000）