专利名称：一种含水层渗透系数测试系统和测试方法
技术领域：
本发明属于地下水动力学参数的测量技术领域，特别涉及一种水文地质参数原位测试的系统和方法。
背景技术：
目前在地下水动力学参数的测量中，利用室内试验法和野外试验法均可获取水文地质参数，其中，室内试验法是在室内应用达西定理等求得野外原状土渗透系数，而野外试验法主要是利用抽水法和压水法求得含水层的渗透系数，所述的抽/压水法主要有定流量抽/压水法、定降深抽/压水法等，其中，定流量抽/压水法是以固定流量抽取测井中的水体(也即定流量往测井中注入水体)，使含水层与测井间的水流运动达到稳态，根据稳态情况的流量与降深关系获取含水层的渗透系数；而定降深抽/压水法是通过抽/压水使测井内的水位降深保持不变，根据流量与降深的关系求得含水层的渗透系数。然而，现有的测试方法有其不足存在室内试验法需要将原状土体取回试验室测量，这种方法破坏了土体的天然结构；而作为野外试验法的定降深抽/压水法虽然可在试验现场实施试验，求取含水层的水文地质参数，但是此种方法设备繁琐、操作复杂，需要消耗大量的人力、物力和财力，实施成本较高。基于以上，国外研究出一种冲击试验法，它是一种野外试验法，实施时，主要是在测井中设置套管，将测井的内壁隔离，并在套管的特定位置设置过滤器，利用水位的变化来测试该处含水层的渗透系数，然而，此种测试方法仅适合引起的水位波动位于过滤器上部的情况下，若要用于螺孔测试，或者整孔都设置有过滤器的情况下，结果就会存在很大误差；另外，此种测试方法必须配合套管才能实现，从而限制了其应用范围。基于以上分析，本发明人针对现有的渗透系数测试方法进行研究改进，本案由此产生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是针对前述背景技术中的缺陷和不足，提供一种含水层渗透系数测试系统及测试方法，其可利用裸孔求得天然状态下含水层的渗透系数，便于携带，操作方便，且使用成本低。本发明为解决以上技术问题，所采用的技术方案是一种含水层渗透系数测试系统，包括传感器、中央控制器、通讯模块和数据处理模块，其中，数据处理模块经由中央控制器连接传感器，控制传感器的启动；所述的传感器设于测井中，实时监测测井中的水位和示踪剂浓度，并通过通讯模块传送至数据处理模块，而数据处理模块则将传感器获取的电信号转换成相应的水位信号和示踪剂浓度信号，并据此计算获得含水层的渗透系数。上述传感器包括可监测水压的压力传感器和可监测示踪剂浓度的浓度探测器，而数据处理模块根据水压计算得到测井水位数据。
一种含水层渗透系数测试方法，包括如下步骤(1)在需测试的含水层处开凿测井；(2)将混合均勻的示踪液快速注入测井中；(3)实时采集测井中的水位和示踪剂浓度，并根据裸孔冲击试验模型计算含水层的渗透系数。上述步骤(3)中，测井中的水位采集方法为在测井中设置压力传感器，实时采集测井中的水压，并根据下式将水压换算为此时测井中的水位
权利要求
1.一种含水层渗透系数测试系统，其特征在于包括传感器、中央控制器、通讯模块和数据处理模块，其中，数据处理模块经由中央控制器连接传感器，控制传感器的启动；所述的传感器设于测井中，实时监测测井中的水位和示踪剂浓度，并通过通讯模块传送至数据处理模块，而数据处理模块则将传感器获取的电信号转换成相应的水位信号和示踪剂浓度信号，并据此计算获得含水层的渗透系数。
2.如权利要求1所述的一种含水层渗透系数测试系统，其特征在于所述传感器包括可监测水压的压力传感器和可监测示踪剂浓度的浓度探测器，而数据处理模块根据水压计算得到测井水位数据。
3.一种采用如权利要求1所述的含水层渗透系数测试系统的测试方法，其特征在于包括如下步骤(1)在需测试的含水层处开凿测井；(2)将混合均勻的示踪液快速注入测井中；(3)实时采集测井中的水位和示踪剂浓度，并根据裸孔冲击试验模型计算含水层的渗透系数。
4.如权利要求3所述的一种含水层渗透系数测试方法，其特征在于所述步骤(3)中， 测井中的水位采集方法为在测井中设置压力传感器，实时采集测井中的水压，并根据下式将水压换算为此时测井中的水位H=P/PG其中，H为相对于水平面的水位高度； P为测得水压值； P为水的密度； g为重力加速度。
5.如权利要求3所述的一种含水层渗透系数测试方法，其特征在于所述步骤(3)中， 所述的裸孔冲击试验模型的表达式为
全文摘要
本发明公开一种含水层渗透系数测试方法，包括如下步骤在需测试的含水层处开凿测井；将混合均匀的示踪液快速注入测井中；实时采集测井中的水位和示踪剂浓度，并根据裸孔冲击试验模型计算含水层的渗透系数。此种测试方法克服现有技术需要配合套管使用的缺陷，将示踪技术和冲击试验技术有效地结合，可利用裸孔求得天然状态下含水层的渗透系数，便于携带，操作方便，且使用成本低。本发明还公开一种含水层渗透系数测试系统。
文档编号G01N15/08GK102183447SQ201110056080
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月9日 优先权日2011年3月9日
发明者付长静, 李刚, 林统, 詹沪成, 陈亮 申请人:河海大学