地下水径流探测方法及仪器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于地下水探测的物探方法和仪器，特别是一种探测地下水径流 用的方法和仪器。
【背景技术】
[0002] 地下水径流又称地下径流、地下径流水，是重力作用下地下水在自然界陆地水循 环过程中的流动。地下径流水与降水量、蒸发量和地表径流共同组成陆地水均衡，地下径流 水已成为单独的陆地水均衡要素。在水均衡式中一般以多年平均值的水层厚度毫米表示， 定量评价中以流量、模数或总量表征。地下径流在陆地水循环中的作用日益被人们认识:① 地下径流的年际之间的变化远较地表径流为小;②地下径流在一年之内的季节变化也远较 地表径流为小;③控制地下水位在合理埋深的上下波动，可以减少蒸发量和土壤积盐，增大 地下水在含水层中年内或多年中的实际循环量，"地下储水介质"作为储存、调蓄降水和地 表水的作用日益被人们认识，并将得到更好的运用。
[0003] 地下径流直接威胁矿山的设计、采区的布置及安全生产与建设，对于水文地质条 件较复杂的矿区，由于地下径流水造成的水害事故屡见不鲜；因而可靠监测地下径流分布， 为矿井水害预测预报提供依据，是矿山安全生产的重要课题。堤身渗漏和基础管涌属于地 下径流，是水库、湖区防洪工程中出现的两种最常见也是破坏性最大的地质灾害。水库、湖 区堤身渗漏和基础管涌的产生，除受外在水动力条件的控制外，堤身和基础的工程地质条 件是最重要的因素。就管涌而言，地下水回水造成堤内地面涌水一般有三种情况：（1)当地 下径流水回水水头压力大于盖层重量时，则盖层破坏，地下水涌出地面；（2)当盖层之上有 地表水体时，此时地下径流水回水水头压力大于盖层重量与水柱压力之和时，盖层被破坏， 地下水涌出地面；（3)在管涌层、流土层裸露区，当地下径流水回水位高于地面时，地下水涌 出地面。因此，可靠监测水库、湖区堤坝内地下径流水的活动情况，是防治渗漏、管涌的主要 措施。在经济建设中，水源是重要的基础工程，地下径流水是人类不可缺少的资源，合理开 采和利用地下水资源是当今的重大问题。在城市及地下水已严重超采的地区，要严格控制 地下水开采量，应严禁新建取用地下水的供水设施，并逐步减少地下水取水量。在西部和北 方水资源短缺的地区，要合理开采地下水资源，以满足人民生产、生活的需求，并严格限制 高耗水产业发展。在重大投资新建项目中，解决水源问题和了解地下径流水分布情况是必 需的；为保护生态环境、解决缺水地区的用水问题，合理开采和利用地下水是切实可行的。
[0004] 无论是找水、防水、还是治水的工程中，都必需找到水的源头及分布，才能有的放 矢。目前国内外地面物探方法找水首推电法，自二十世纪30年代外国人在中国用电法找矿 (水），直到现在没有飞跃性进步，其它如采用甚低频仪测地下磁场随空间变化的方法，由于 现代通讯的发达受强大电波干扰很难在城市及郊区开展。放射性找水，利用天然放射性元 素氟在岩石裂隙中富集造成放射性异常，仪器可测到异常带，但这个裂隙带可以是充填的， 张开的，是否有水流动仍然不知，所以与地质目测断层找水差不多，仍然是多解的，失败的 实例很多。这些方法的共同点是把寻找固体矿产的物探方法应用在找地下水上，地面仪器 测量值反映的是地质体物性综合值，属于静态信息，这个物理量所显示的是地下的那种固 体矿产或地下水全凭解释者的主观经验;所以上述方法的找水成功率只有40~50%，其根 源在物探曲线的多解性。这些方法只能够知道地下是否为低阻区，至于地下是否有水，水量 有多大，水流速度是多少是无法知道的。能否发明一种将地下径流水与地下固体矿产资源 区分开来的方法及物探仪器，目前国内外科技界一直没有解决，尚无相关的研究成果和产 品报道。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述技术问题，本发明公开了一种地下水径流探测方法及仪器。
[0006] 本发明的技术方案是:一种地下水径流探测方法及仪器，其特征在于由探测仪器 接收并采集地下水径流产生的瞬变电磁波信息，通过嵌入式软件方法提取其中的地下水径 流特征的主频和边频的幅值与频率，并据此定量评估地下水径流的埋藏深度和储量大小。
[0007] 本发明中，地下水径流探测仪器包括探针与信号线、前置输入模块、信号调理模 块、DSP处理模块，所述前置输入模块通过信号线连接两根插入地表的探针接收地下水径流 产生的瞬变电磁波信息并传输至信号调理模块，所述DSP处理模块接收信号调理模块的输 出数据并提取和显示地下径流水的特征信息及参数，还输出逻辑控制信号至信号调理模块 和前置输入模块的控制端。
[0008] 所述的探针包括探测杆(2-1)、电连接件(2-2)、绝缘连接件(2-3)、信号线插座(2-4)、探针盖(2-5)、磁珠(2-6)、二极管(2-7)、电容(2-8)，探测杆通过电连接件与绝缘连接件 和磁珠、二极管、电容相连接，信号线插座安装在绝缘连接件内并由可开启的活动探针盖保 护，磁珠串联在信号线插座芯线与电连接件之间，二极管与电容并联后串接于信号线插座 外壳与电连接件之间；所述的信号线为连接仪器与探针的单芯屏蔽线，芯线用于传输探针 接收的瞬变电磁波信号，屏蔽层在正常探测时与仪器模拟地连接、在探针连接状态检测时 传输检测信号。
[0009] 所述的前置输入模块包括四运放IC1和IC3、仪表放大器IC2、二极管D1和D2、微型 继电器JD1、数字控制电位器PR1和PR2、电阻R1-R18、电容C1-C11，实现了探针输入信号的保 护限幅、差分放大、高通滤波、双极性转换放大、工频陷波和低通滤波，并可对探针的连接状 态和通道性能进行检测。
[0010]所述的信号调理模块包括12个通带频率不同的带通滤波器、12个增益可调节的后 增益放大器、16通道输入的模数转换器，单个带通滤波器是由IC4A、R19、R20、R21、C12、C13 组成的二阶带通滤波电路，单个后增益放大器是由1〇4811?3、1?23、1?24、(：14组成的反相放大 电路;模数转换器的第1通道接双极性信号参考点，第2通道接前置放大输出，第3-14通道接 12个后增益放大器输出，第15通道接探针1连接状态检测输出信号，第16通道接探针2连接 状态检测输出信号。
[0011] 所述的DSP处理模块包括DSP处理器、时钟与复位、0?〇)、1^1、如1、闪盘、1^8接口、 IXD触摸显示组件，DSP处理器在时钟与复位电路的驱动控制下通过总线与CPLD、RAM、R0M、 闪盘、USB接口、信号调理模块、IXD触摸显示组件交换数据，还通过CPLD输出逻辑控制信号 至RAM、R0M、闪盘、IXD触摸显示组件、信号调理模块和前置输入模块的控制端;IXD触摸显示 组件包括显示存储器、显示逻辑控制、触摸屏检测转换、驱动电源电路、LED背光驱动电路、 带LED背光的彩色液晶显示屏和电阻式触摸屏，显示数据和控制信号由DSP处理器传输至显 示逻辑控制，显示逻辑控制电路缓存数据到显示存储器并输出显示数据到彩色液晶显示屏 和输出控制信号到驱动电源电路以管理电源、到LED背光驱动电路以调节控制背光，电阻式 触摸屏的状态信号经触摸屏检测转换电路传输至DSP处理器。
[0012] 本发明中，地下