本发明涉及一种用于测定流体的(质量)流量和溶解在该流体中的物质的(质量)流量的装置。特别地，所述流体是液体，溶解的物质是污染物或矿物。根据本发明的装置特别适合于地下液体层、例如地下水层的测量。
背景技术：
地下水可能受到大量的各种污染物的污染，这些污染物的范围从有机和无机物质(如挥发性有机烃、矿物油、磷酸盐、硝酸盐和杀虫剂)到重金属。由于生态和健康的原因，地下水的有效风险管理越来越引起人们的兴趣，在(残留)污染的情况下，地下水的有效风险管理往往是唯一且最好的不会造成过度费用的技术。为此，必须有效和准确地标绘地下水污染和/或地下水流量情况。只有这样，才能正确评估污染对生态和健康的影响，并采取任何必要措施来抵消地下水污染和/或限制其影响。
为了确定地下水的质量，已知的方法是钻出直达地下水层的监测井，使用泵从这些监测井中经常性地抽取地下水样品并进行分析。该系统只能了解概况。众所周知，地下水中的污染物浓度可能大幅度波动，存在着获得失真的地下水污染物图像的风险。
us5996423和us2014/0290391描述了基于扩散原理从地下水采样的装置。这些装置包括壳体，壳体填充有蒸馏水。壳体被半渗透性的膜所包围，该半渗透性膜对溶解于地下水中的待被采样的物质来说是可渗透的，而对于地下水本身来说是不可渗透的。待被采样的物质将扩散至蒸馏水，直到达到平衡。这种系统能测定基于时间平均的污染物浓度。然而，浓度值自身不足以确定经由地下水扩散的污染物的量。
wo01/33173和us7325443描述了用于测定地下水的质量传输和溶解于地下水中的物质的质量传输的装置。这些装置包括多孔基体，液体可以流动通过该多孔基体，并且该多孔基体含有用于待检测的溶解物质的吸附剂。此外，这些装置包括所谓的示踪物，通过该示踪物可以确定地下水的流量。示踪物要么浸渍在多孔基体中(wo01/33173)，要么与之混合，或以示踪物能够扩散到多孔基体中的方式单独布置(us7325443)。此类布置的缺点是实验室分析困难，因为必须考虑相互干扰。毕竟，某些污染物分子在多孔基体上的吸附可以影响示踪物的扩散，反之亦然。此外，扩散和非平衡条件可以导致失真的示踪物运动图像。
技术实现要素：
本发明的一个目的是提供一种用于测定流体和溶解在流体中的物质的质量传输的装置，该装置可以克服现有技术的上述缺点。
本发明的一个目的是提供一种用于测定流体和溶解在流体中的物质的质量传输的装置，该装置有助于实验室分析。
本发明的一个目的是提供一种用于测定流体和溶解在流体中的物质的质量传输的装置，该装置能够同时地且分别地测定溶解在流体中的多种物质的质量传输。
本发明的一个目的是提供一种用于测定流体和溶解在流体中的物质的质量传输的装置，该装置更容易使用和/或更具成本效益。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于测定流体和溶解在流体中的物质的质量输送的装置，如所附权利要求所述。
根据本发明的各方面的装置包括至少两个测量筒，每个测量筒包括顶部、底部和侧壁。顶部、底部和侧壁限定流动腔。所述装置还包括组装构件，组装构件构造成将测量筒保持在一起。所述至少两个测量筒中的第一测量筒的流动腔填充有第一多孔基体，所述第一多孔基体包含构造成测定流体的质量传输的材料组成。所述至少两个测量筒中的第二测量筒的流动腔中填充有第二多孔基体，所述第二多孔基体包含构造成测定溶解在所述流体中的物质的质量传输的材料组成。有利地，所述第一多孔基体的材料组成和所述第二多孔基体的材料组成不同。
根据本发明的各方面，所述至少两个测量筒中的每一个测量筒的顶部和底部对于流体来说是不可渗透的，而每个所述测量筒的侧壁对流体来说是可渗透的。
根据本发明的各方面，组装构件构造成按照堆叠的方式将所述测量筒保持在一起，其中，所述至少两个测量筒中的一个测量筒的顶部和所述至少两个测量筒中的相邻测量筒的底部彼此相对。换句话说，这样的堆叠方式使得两个相邻的测量筒的顶部和底部在垂直于顶部或底部的面的投影中彼此重叠。有利地，其结果是两个相邻的测量筒的流动腔可以被平行地流过而不会交叉污染。
因此，获得了一种模块化配置，其中，每个测量筒的多孔基体的组成可以被单独地优化，并且可以在采样后被单独地分析。有利地，组装构件允许在使用后(采样后)拆卸。
在所附权利要求中还描述了一种用于测定流体的质量传输、以及单独地和同时地测定溶解在所述流体中的物质的质量传输的方法。
附图说明
下文将参照附图来解释本发明的各个方面，但不限于这些。
图1示出了根据本发明的各个方面的装置的透视图。
图2示出了图1装置中使用的测量筒的透视图。
图3示出了图2所示的测量筒的分解视图，其中筛网已被移除。
图4示出了用于组装图1的装置的组装构件。
图5示出了根据本发明的各个方面的装置的透视图，该装置已被分成多个相同的节段，并且从卷轴下降到监测井管道中。
图6示出了图5所示的装置的一个节段的透视图。
图7示出了根据本发明的各个方面的另一个测量筒的透视图。
图8示出了用于将根据图7的测量筒保持在一起的管子的透视图。
图9a-c分别示出了根据图8的管子的前视图以及分别沿着剖面a-a和b-b获取的剖面图。
图10示出了根据图9a的各种管子的组件，该组件由连接件彼此连接，以形成用于采样的管子。
图11和12示出了根据“直接推送”技术采样的布置方案，其中使用了根据图9a的管子和根据图10的组件。
图13示出了测量筒的分解视图，通过该测量筒可以测定质量传输和流体流的方向两者。
图14示出了根据图13的测量筒的横截面，其标示了每个流动隔室的流量矢量。
具体实施方式
参考图1，根据本发明的各方面的装置10包含安装在组装构件15上的多个测量筒11-14，组装构件将测量筒彼此以固定的距离保持在一起。
图2示出了在装置10中使用的测量筒11。测量筒11(有利地，其是圆筒形的)由顶部111、底部112和侧壁113界定。顶部111和底部112被有利地可移除的盖子114闭合，盖子对于所述装置将要浸入其中并且将要测量其质量传输的流体来说是不可渗透的。侧壁113(其呈圆筒形套筒的形状)由该流体可渗透的筛网115制成。一方面，筛网115必须对所述流体具有足够的渗透性，另一方面，筛网115中的开口的网孔尺寸必须不能过大，以不丢失位于测量筒11中的颗粒材料。直径在0.1毫米到1毫米之间的网孔尺寸通常是合适的。筛网115可以由金属制成，但根据其应用，也可以由合成物质(例如网)、或膜制成。
参照图3，测量筒11可以包括加强件116(例如，呈穿孔管壁的形式)，有利地，加强件在顶部111和底部112之间沿侧壁113延伸。有利地，盖子114和加强件116包括连接构件，以将盖子114以有利地可拆卸的方式(例如卡扣连接)附接至加强件116。可拆卸的盖子使重复使用测量筒成为可能。筛网115可以安装在加强件116的外部以及内部。
在根据图1至图3的实施例中，测量筒11-14有利地包括内腔117，内腔在顶部111和底部112之间轴向延伸。该内腔117有利地由中央管118形成，如图3所示。该中央管118具有对流体来说不可渗透的管壁，该管壁包围内腔117，并且在盖子114之间延伸，每个盖子均包括中央通道开口119。中央管118以不可渗透流体的方式连接到盖子的中央通道开口119。换句话说，轴向的内腔117不允许流体进出测量筒。如将在下文变得清楚的，轴向的内腔117是安装装置10所必需的，并且可用于组装测量筒。
盖子114、筛网115和中央管118(可选)限定了用于流体的流动腔110。该流动腔填充有如下材料：所述材料设计成用于测量流体的质量传输或溶解在流体中的物质(例如污染物)的质量传输。
所述材料通常包括材料组成有利地不溶解于所述流体中的多孔基体(例如，由于材料是颗粒材料)。颗粒材料可以构造成吸附待测量的溶解物质，在这种情况下，颗粒材料被称为吸附剂。吸附剂是已知的，其例子包括阳离子或阴离子交换树脂、粒状活性炭(可选地，例如通过表面活性剂改性的粒状活性炭)、交联聚合物吸附剂、氢氧化铁(三价铁)。阳离子交换树脂主要用于吸附无机污染物和重金属，如铵、镁、铬、锰、铁、镍、铜、锌、镉和铅。阴离子交换树脂主要用于吸附无机污染物，如硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐和硫酸盐。活性炭或聚合物吸附剂可用于吸附挥发性有机烃、矿物油、芳烃和多环芳烃。颗粒的粒径通常在0.4毫米到2.5毫米(当量)直径之间。
所述材料(颗粒材料)可以浸渍有示踪物，该示踪物被构造为由于流体的流动而被冲走，例如由于示踪物可溶于流体中。例子包括浸渍有用于测量水的质量传输的酒精(比如甲醇、乙醇、异丙醇和叔丁醇)的活性炭。其他的被污染物冲走的示踪物可以用来测量这些污染物的质量传输。可以提供自支持的示踪物，这些示踪物足够强大而不需要粘附在基体颗粒材料上。例子包括微胶囊化示踪物和盐：无机盐(如碳酸盐、氢氧化物、磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸铵、柠檬酸盐、溴化物、氟化物、硫化物)，有机盐(如醋酸铵)。在自支撑示踪物的情况中，基体可以仅由自支撑示踪物构成。
示踪物也可用于测定流动方向。为此，测量筒11被有利地修改以形成测量筒21，如图13所示。测量筒21与测量筒11的不同之处在于，它包括布置在流动腔110中的多个分隔件215。分隔件215与测量筒的轴线211平行，分隔件从顶部111行进至底部112，并相对于轴线211径向延伸，使得流动腔被划分为相等的三个隔室210(i)、210(ii)、210(iii)。在该示例中，分隔件215从中央管118的壁延伸到侧壁113。有利地，测量筒21包括至少三个分隔件215。分隔件215有利地对流体来说是可渗透的，例如，通过在分隔件中提供穿孔。分隔件215以如下方式布置，所述方式有利地使得分隔件相对于流量方向处于以不同的角度。
流动隔室210(i)-(iii)由包含示踪物或由示踪物组成的多孔基体的颗粒材料填充。分隔件215有利地阻挡(非溶解的)颗粒材料，以便只有溶解在流体中的部分可以从一个流动隔室迁移到另一个流动隔室。
有利地，测量筒21包括测定测量筒21相对于外部参照系统的取向的构件。这些构件例如可以包括设置在测量筒上的标记212，标记的位置可以例如在将测量筒下降到监测井管道或井孔中或从其中提升期间由外部测量系统确定。另一种可能性是为测量筒提供可锁定的罗盘。此类罗盘是众所周知的，如bouma,“self-lockingcompass”,marinegeol.1(1964),181-186。例如，在监测井或井孔中降下或提升测量筒期间，可以锁定这种罗盘的取向指示器。通过这种方式，可以在测量筒的实验室分析期间确定测量筒在流体的流场中的取向。分隔件215(可以与取向构件相结合)使得其能够测定流体的流量相对于测量筒(可以相对于外部参照系统)的方向。这样做的一种可能的方式在下面进一步描述。
在组装后并且可能在安装盖子114之前，测量筒中填充有吸附剂和/或示踪物。在盖子114是可拆卸的情况下，测量筒的填充可以被推迟到恰好在组装之前。
根据本发明的一个方面，该装置包括至少两个测量筒11、12，每个测量筒都填充有不同的材料组成。至少一个测量筒填充有由提供用于测量流体(特别是地下水)的质量传输的材料组成制成的多孔基体。在这种情况下，材料组成可以包括示踪物。至少另一个测量筒填充有由提供用于测量污染物的质量传输的材料组成制成的多孔基体。换言之，每个测量筒可以提供用于测量特定物质的质量传输。这使得可以针对待测量的参数来优化测量筒中的多孔基体的材料组成。
另外，有利地，可以提供第三个测量筒，第三个测量筒包括不同的流动隔室210(i)、210(ii)、210(iii)，以测量流体流量的方向，如图13中的测量筒21。这样，每个测量筒可以用来测定不同的参数，从而有助于实验室分析。替代地，测量筒21可用于测量流体的质量传输(质量流量)的方向和大小，使得两个测量筒就足够了，而不是使用三个测量筒。
有利地，每个测量筒均可以具有条形码，条形码包括用以标识测量筒中的材料组成和/或堆中的位置的标识物。该条形码可以是一维的或二维的(例如qr码)，并且可以设置在盖子上。
参照图1，根据本发明的一个方面，各测量筒11-14有利地竖直堆叠在彼此的顶部，使得它们被盖子114分开。这种布置使得流体能够平行地流动通过测量筒，因为不可渗透的盖子114防止流体从一个测量筒流向另一个。其结果是，流体中不同物质之间的相互干扰对测量结果的影响被最小化。
可以提供各种类型的组装构件，以便将这样堆叠的测量筒保持在一起。第一种可能性是直接将测量筒连接到另一个，例如通过提供具有螺纹或卡扣连接的盖子。第二种可能性是把测量筒附接至(钢)绳。图1和图4示出了第三种可能性。这里，管形棒151(优选地由金属制成)被提供作为组装构件。棒151可在两个端部153均设置有螺纹。止动构件(例如螺母152)被旋拧到端部153上，以用作测量筒的止动件，测量筒通过中央管118在棒151上滑动。在棒151的另一端部153处，也可提供适当的止动构件(例如螺帽154)。在这种情况下，螺母152和螺帽154的外径必须大于测量筒的中央管118的内径。替代地，可以在止动构件和测量筒之间设置垫圈。螺帽154可以设置有有利地铰接的孔眼155，所述孔眼用于附接缆绳(未示出)，以便比如将装置10下降到监测井管道中并再次将装置10从监测井管道中提升。这样的缆绳可以附接到监测井管道或井孔的盖子上，使得装置10停留在正确的深度。
为了将测量筒11-14保持在固定的位置，且在组装过程中没有被损坏的风险，有利的是，可以在各测量筒之间安装弹性垫圈，如由弹性体制成的垫圈(未示出)。这使得可以使用止动构件152和154将测量筒更紧地装配在一起。
棒151的上述布置有这样的优点，即该布置的强度不是由测量筒决定。因此，测量筒不需要具有例如将装置从底土提升的高抗拉强度。很明显，流经测量筒的流动方向基本上垂直于侧壁。
棒151和中央管118可以具有非圆形的横截面(例如多边形)，以防止旋转。当必须测定流动方向时，这可以是重要的。
棒151和止动构件152和154有利地是中空的，从而在装置10的底端101和顶端102之间获得中央贯通通道，该通道在底端101和顶端102处均开口。这种贯通通道有助于在监测井管道或井孔中降低和提升装置10。通常，装置10的外径(如测量筒11-14的外径)不比监测井管道或井孔的内径小很多。在这种情况下，中央贯通通道将确保流体(水)在装置10移动时能够在监测井管道或井孔中移动。
将要堆叠在另一测量筒之上的测量筒11-14的数量不仅取决于待测定的污染物的数量，还取决于待分析的地下水层的高度(区域长度)。通过在多个特定距离处重复设置填充有相同材料组成的测量筒，能够获得沿着地下水层的整个区域的质量传输的图像。
参照图5和图6，有利地，使用多个管状棒151(优选地，所有管状棒具有相同的长度)。有利地，在每个棒151上安装多个测量筒。棒151通过联接件156相互连接。该联接件156有利地起止动构件的作用，例如，通过在两个端部上均包含螺纹连接部158。由此，获得了用于测定流体的质量传输和溶解在该流体中的物质的质量传输的装置50，该装置被分成多个、有利地相同的节段51。每个节段51有利地包括安装在棒151上的多个测量筒11-14。在棒151的两个端部处均设置有联接件156，以便将连续的节段51相互连接。节段51与装置10的不同仅在于止动构件152、154。止动构件由连续的节段51之间的联接件156所代替。如图1所示的终端螺帽154可以设置在最后的(顶部的)节段51的顶端102处。
有利地，每个节段51包括相等数量的测量筒11-14，测量筒有利地具有相同的尺寸。有利地，每个节段51的对应测量筒用相同材料组成的多孔基体填充。这样，可以沿着地下水层的一部分进行精确的分析。替代地，不同的节段51包括不同的测量筒组成，不同的组成专门提供用于测定在沿着地下水层的竖直轮廓的某一位置处的期望参数。特别地，这可以发生于地下水层具有长轮廓(长区域)的情况中。
联接件156有利地是中空的，从而获得用于沿着各节段51流动的流体的中央通道。有利地，联接件156具有柔性，这允许连续的节段51相对于彼此倾斜。其结果是，如图5所示，装置50可卷绕到用于此目的的(正方形)卷轴52上。这样的布置便于装置50的运输，特别是当装置50具有显著的长度时。安装在支架54上的卷轴52也有助于将装置50下降到监测井53或井孔中或者从监测井53或井孔中提升。可以通过将联接件156制成柔性管157的形式来获得柔性，柔性管在两个端部处均具有螺纹连接部158。替代地，联接件156可以包括有利地为中空的球窝接头、或在两个管形端部之间的万向接头。
根据本发明的各方面的一个替代实施例的测量筒71在图7示出。类似于测量筒11，测量筒71包括：筛网713，筛网形成测量筒的有利地为圆筒形的侧壁；底板718，底板布置在测量筒的底部112上；和盖子714，盖子布置在测量筒的顶部111上。筛网713对流体来说是可渗透的，并且可以由具有适当网眼尺寸的、有利地为金属网或网状物715形成。底板718和盖子714分别在筛网713的底部和顶部上形成封闭件，并且该封闭件对流体来说是不可渗透的。换句话说，流体只能通过筛网713进出测量筒71。
有利地，加强肋716沿着筛网713设置并且在底板718和盖子714之间延伸。盖子714以及可能的底板718有利地是可拆卸的，例如，通过卡扣连接件717来实现，卡扣连接件将盖子714附接到测量筒、特别是附接到加强肋716。可拆卸的盖子的优点是，测量筒可以重新使用，采样后可将其清空并重新填充。另外，这些测量筒可以设置有条形码，从而使得能够识别多孔基体的材料组成及其在装置中的位置。
测量筒71与测量筒11-14的不同之处在于其没有轴向腔117。参照图8，这种测量筒71用在装置70中，装置70包括设计成容纳多个测量筒71的管子75。管子75包括轴向腔751，轴向腔751的尺寸设计成使测量筒71-74一个位于另一个之上地布置在轴向腔751中。测量筒71-74有利地具有相同的尺寸。管子75的套筒有利地被打孔，以具有流动通道开口752，流动通道开口有利地布置在与测量筒71-74的位置相对应的轴向位置处。虽然没有说明，但如针对测量筒21(图13)所描述的那样，测量筒71可细分为不同的流动隔室。
参照图9a-c，管子75的内部可以包括用于测量筒的止动件753。管子75通过顶端702处的开口连续装载测量筒71-74，其中，第一个测量筒71达到止动件753。所述止动件753确保了测量筒对应于流体通道开口752的正确轴向定位。
有利地，加强肋716形成凸起，该凸起横向于筛网713向外凸出。通过在管子中设置相应的凹槽754，防止了例如由流体的流动所引起的测量筒绕管子的轴线的旋转。可能地，管子75可以在顶部702处设置有封闭件(未示出)，封闭件防止测量筒71-74能够在管子内沿轴向移动。
管子75的两个端部701和702均可以设置有螺纹，通过螺纹，所述管子可以附接到连接件和另外的管子上，如图10所示。可以使用合适长度的连接件76，以在距离彼此的期望距离上安装多个管子75。连接件76可以是中空的(管形的)，并且可以在端部处设置有螺纹，就像管子75一样。这样，类似于装置50的节段51那样，实现了划分的节段75。
这种装置70特别适合于根据所谓的“直接推送”技术进行采样。使用这种技术，带有钻头的(中空)钻杆被液压锤推入地面中，然后获取样本。采样后，钻杆被拉出地面。因此，采用“直接推送”技术，没有管道留在地下。正是在这方面，这种技术不同于通过监测井管道的采样，监测井管道永久地留在地面中。另一个区别是，监测井管道被布置在直径较大的井孔中。监测井管道周围的空腔通常填充有粒状过滤材料(如砾石)。
装置70的管子75和连接件76的外径可以选择成使得它们装配在钻杆的腔中。在这种情况下，钻杆和钻头用于到达期望的深度，随后装置70被下降到钻杆中。然后，钻杆至少部分地拉起，使得管子75进入地下水层。在这种情况下，钻头将是丢弃式钻头，当钻杆提升时，钻头不会返回到表面。采样后，仍在地下的装置70和钻杆都将使用已知技术提起，例如，通过向装置70的顶部设置拉销。
替代的“直接推送”技术如图11和图12所示。与前面的方法一样，带有丢弃式钻头81的钻杆80被锤入地中。装置70被推到钻杆中，装置70可以由管75形成，或者需要的话，由一系列的多个管子形成，可选地，所述一系列的多个管子通过连接件76连接。在顶部，所述装置包括接合构件77，接合构件77设置成与设置在钻杆底部的对应接合构件82相配合。当钻杆80被提升时，构件82与构件77接合，从而使得在采样后，装置70与钻杆一起被拔出。利用这样的布置，装置70只需具有与待测量部分的长度相同的长度。
节段10、51或75优选地设计成容纳测量筒11-14或71-74的数量在2和10之间、优选地在2和8之间、优选地在3和6之间、优选地为4个。如果待测量/确定的参数少于节段中的测量筒数量，则有利地使用哑测量筒(dummycartridge)来完成该节段。这些哑测量筒有利地填充有惰性颗粒材料，例如石英砂，以使流体流受到尽可能小的影响。这使得能够使用有限数量的标准构造进行工作，使得根据本发明的装置成本较低。
试验表明，所述测量筒有利地必须具有至少20毫米、有利地至少25毫米、有利地至少30毫米的通道长度。这意味着测量筒的直径有利地必须为至少20毫米、有利地至少25毫米、有利地至少30毫米。然而，该直径有利地选择为尽可能大，即，在井孔、钻杆或监测井管道允许的前提下尽可能大。
测量筒的高度有利地选择成与直径成比例。测量筒的直径和高度的比值有利地在0.5和5之间、有利地在1和5之间、有利地在2和4之间。
使用测量筒的测量原理可以描述如下。当含有待测量的溶解物质的流体流经测量筒时，溶解物质将被吸附在多孔基体中的吸附剂上。在一定时间段内积累在吸附剂上的组成代表由流动腔收集的累积质量ms。质量传输可以通过下式确定：
其中，td是采样时间或吸附剂停留在流场中的总时间，au是与流动方向垂直的表面，该表面确定流动腔中的流体流量。可以通过测量筒的流动腔的高度和直径的乘积来估计au。
由于地下水、监测井管道和测量系统周围的过滤材料的水力传导系数不同，井孔或监测井管道周围的流线受到干扰。根据下列公式，通过测量筒的流动腔的水流量(q)和地下水层的水流量(q0)成正比：
因此，对于水层中的组成流量(j0)来说，以下公式成立：
其中，α是测量筒位于其中的井孔或监测井管道附近的流动的收敛系数/发散系数。如果测量筒位于周围具有过滤材料的监测井管道之中，则α可以通过以下公式计算：
其中
其中，kp，kf，ks和ka分别是测量筒的流动腔的水力传导系数、监测井管道的流动筛网的水力传导系数、监测井管道周围的过滤材料的水力传导系数和地下水层周围的水力传导系数，r1,r2和r3分别是测量筒的半径、监测井管道的流动筛网的半径和监测井管道周围的过滤材料的半径。
如果示踪物浸渍在多孔基体上，在一定时间段之后剩余的示踪物的量与已经通过测量筒的流动腔的流体的量成比例：
其中：
和
其中，mr是剩余示踪物相对于其初始质量的百分数，r是测量筒的流动腔的半径，θ是多孔基体的流体含量，rd是示踪物的阻滞因子。
如果示踪物被单独包含在测量筒中，并因此没有被浸渍到多孔基体上，那么根据以下公式，在一定时间段之后在测量筒中剩余的示踪物的量与已经通过测量筒的流动腔的流体的量成比例：
mr＝γ×q
其中，γ表示在模拟流动条件下确定的线性浸出比率因数。
如果还要通过图13的装置来确定流体的流动方向，则可以遵循以下步骤。假设测量筒21被细分为三个相等的流动隔室210(i)、210(ii)和210(iii)，每个流动隔室代表一个120°的节段，所有的三个隔室均填充有吸附剂或示踪物，该示踪物可选地结合到吸附剂上。该装置的横截面如图14所示。假设测量筒21在流体中的取向是已知的，例如，通过使用标记212，可以确定标记相对于固定参考系统的位置/取向。假定标记212确定了图14中的x轴的方向。外部参照物(例如罗盘的磁北极)和x轴之间的夹角是αr。
水平方向的流量可以通过矢量计算、基于通过三个流动隔室的流体流量或污染物流量qⅰ、qⅱ和qⅲ或其类比量jⅰ,jⅱjⅲ来进行计算。对于地下水流量，可以按照如下公式进行计算。矢量qⅰ、qⅱ和qⅲ相加：
随后，测量筒中的流体流量的方向可以通过下式确定：
αs＝bgtan(qy/qx)
这仍然需要针对测量筒的方向进行修正：
αq＝αs+αq
根据本发明的各方面的装置主要在测量地下流体层，特别是地下水层时使用。然而，它们的应用并不限于此。原则上，这些装置可用于任何流体的流场，例如，还用于地表水的流场。在使用中也不是仅限于竖直布置。根据本发明的各方面的设备也可用于水平或对角布置，例如在岩石坡的断层线中。流体不一定是液体，也可以是气体。