簡介

最近幾十年來，我國的基本建設一直都以高速不斷增長，隨著我國科技的進步和國外先進技術的引進，越來越多的大型建筑和地下工程正在或將要建設，特別是大量出現(xiàn)的地鐵、超高層大樓、大型過海過江大橋、過江過河的大型遂道、大型礦井煤田等等，這些建筑的基坑越來越大越來越深，在施工和使用時，常常會出現(xiàn)滲漏、塌方、涌水等事故，由于現(xiàn)在重大事故的政治影響和經(jīng)濟損失十分巨大，施工安全和這些建筑以后的使用安全被政府及社會各界密切關注，這些事故大多都和地下水有關，如事先能測量出地下水測量的相關參數(shù)，人們就能避免或減輕事故，因此我們不能不認真對待地下水測量的問題。

地下水狀態(tài)有多種描述的方法，如水壓、流速、流向、孔隙度、水力坡度等等、其中水的流速和流向是最重要和最基本和參數(shù)之一，許多其它的參數(shù)可以從這兩項參數(shù)中推算出來。如何準確測量到它的數(shù)值，卻一直是工程技術人員面前的難題，長期以來人們通過種種方法試圖測量它們，但由于地質條件的復雜苛刻和技術所限，人們一直沒有找到一種較理想的測量方法，目前較常用的方法是抽水試驗，同位素示蹤測量、電法測量、電導測量、電熱式測量、探地雷達等，但這些測量方法都存在各種較大的弊端和測量誤差，還沒有一種公認的方便快捷的測量方式。

CS9000地下水流速流向儀是我公司最新研制成的地下水流速流向儀，它得益于現(xiàn)代電子技術和計算機技術的發(fā)展，采用多種最新的科技成果，可在已有的口徑大于50毫米的成井中直接測量地下水的流速和流向。它的測量基于示蹤原理，即利用水中已有的示蹤物（如細小的懸浮顆粒），或人為地加入特定的螢光示蹤劑，利用不同紫外波長大功率LED燈形成多角度顯影背景和投射光源，通過顯微拍攝的方式連續(xù)記錄不同時段微粒所在的位置及變化，通過分析這些微粒行進軌跡，加上水下探頭所帶的高精度電子羅盤所確定的實際方向，通過統(tǒng)計的方式就能得出地下水的流速流向的參數(shù)，為了減小微粒受外界其它微粒的分子熱運動碰撞、溶液溶質的比重差異、濃度差異等等引起的測量誤差，使用人員可通過大量的水下紀錄信息利用誤差分折的方法逐步逼近所需的精度，該方法從原理上講和放射性同位素采用的測量原理是一致的，但它避免了放射性同位素操作種種特殊要求的限制，是可信度很高的直接測量地下水流速流向的一種先進的方法。在地下水流速小于能推動傳統(tǒng)機械式葉輪流速儀的流速段，這是目前已知唯一可實用的測量法。較正在試驗中的電熱傳導法、電導溶質測量法有著更高的精度與可信度。

為了進一步提高測量的精度和應用范圍，在水下自身示蹤微粒較少或顯示不清楚的情況下，本儀器還配套設計有示蹤劑投射裝置，可人為遠程操控投射少量的示蹤劑或螢光劑，該示蹤劑與本儀器的LED燈所照射的波長相配套，能較好地顯現(xiàn)微粒的影象。

根據(jù)原樣機試用結果，我們放棄了原設計采用的視頻電纜的圖像傳送方式，這種方法電纜易損壞且操作不便，數(shù)百米的視頻電纜與電線收放是極困難的事，所以本儀器采用了新的設計方案，充分利用微電子技術的最新成果，使用目前最流行的嵌入式系統(tǒng)，采用ARM9系列的高速數(shù)據(jù)處理器，將采集的圖像經(jīng)數(shù)字壓縮后上傳至上位機，上位機接收數(shù)據(jù)再將數(shù)據(jù)還原。這種方法不僅傳送的距離提高，而且可以使用多芯通用電纜，單根線且較柔細，不僅操作使用方便，堅固耐用，重要的是配套線纜的價格大大下降，為推廣應用打下了好的基礎。

和所有的儀器一樣，本儀器也有它的局限性，在使用時要有較好的洗井過程，水的清潔度要達到可分辨出微粒的條件。地下水流的速度不低于米/日 的數(shù)量級等。如水流在厘米數(shù)量級/日，建議采用放射性同位素的測量方法，本公司也提供相關的儀器和測量技術。

主要技術參數(shù)

測量速度：1-100米/日

測深：200米

適用井徑：50-300mm

電子羅盤精度：≦1度

圖片上傳速度：1幀/秒
流速流向誤差：≦5%

電源：12V40A聚合物鋰電池組

平均耗電： 12V  0.5A

測量實例1

新華城AB地塊項目位于江蘇省南京市建鄴區(qū),3層地下室挖深18米, 開挖面積8萬平方米.該工程場地屬長江漫灘地貌單元,工程性質自上而下為淤泥質粉質粘土,粉細砂, 中粗砂卵礫石,強風化泥巖,風化層厚70厘米以下,中粗砂卵礫石 含水層為主要承壓含水層,地下水接受側向徑流補給,與長江水有密切的水力聯(lián)系,呈互排關系。目前在深基坑中采用的止水帷幕施工法主要有：水泥攪拌樁，地下連續(xù)墻、自凝灰防滲墻等，其造價和性能參數(shù)如表達1所示：但三者的造價相差較大，根據(jù)預算，如采用地下連續(xù)墻，總造價將達到2。115億元，采用自凝灰漿防滲墻總造價為1。5236億元，而采用水泥攪拌樁（雙軸、三軸、旋噴），造價僅為0.935億元。水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑，通過特制的攪拌機械，在地基深外將軟土和固化劑強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產生的一系例物理化學反應，使軟土硬結成具有整體性，水穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質土體，但這的連續(xù)性不太好，接頭處和部分墻體搭接處會出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象， 一但出現(xiàn)這種情況，過去的技術是無法探測到這些滲漏點的，只能大面積開挖重做，結果造價成倍增加，采用CS9000地下水流速流向儀測量出滲漏地段，測出滲流較大的測井和深度，通過測量得知在地下18米處有一層中粗砂卵礫石，它的水流速度要大于其它深度一個數(shù)量級以上，該結論與地質勘探所得結果一致，是的主要滲漏的地層，所以重點加強該層的堵漏措施，因此在這一深度附近采用特別的強防滲配方漿料，如果在成墻后發(fā)現(xiàn)仍有滲漏點，再通過流速流向儀測出成墻后的地下水參數(shù)，再通過化學灌漿或加筑防漏墻，就可以有效地將漏點堵住，能大大減少工程的費用。

測量實例2

江蘇省洪澤湖大堤管涌滲漏路徑測量

    洪澤湖是中國第四大淡水湖，水位17 m時庫容為176億立方米。洪澤湖大堤歷史上是淮楊地區(qū)的防洪屏障，經(jīng)過數(shù)百年修建增筑兩形成今天67km長的大堤。大堤保障下游2000萬人口的生命財產和3000萬畝農田的安全。因此，大堤的安危，生命悠關， 2000年洪澤湖大堤在52K+315處發(fā)生了管涌滲漏，這是一段200米長的有歷史的減水壩，為洪澤湖多個缷載洪水的閘堤之一。由于這一特殊作用和歷史上的變遷，使得這里地形與水文地質條件變得異常的復雜，給這里的地質勘察和地下水滲漏的測試工作帶來了較大的困難。我們使用CS9000流速流向儀，在現(xiàn)場對的管涌滲漏的路徑和滲漏的層位行詳細的測量。根據(jù)測量結果；隨之對滲漏的主要通道進行了振動灌漿防滲處理，取得了很好地防滲效果，在工程完工后的2010年，對滲漏路徑上的原位水文測試孔又進行了一次跟蹤測量，以證明工程處理前后的滲流場的變化情況。洪澤湖大堤52K管涌滲漏發(fā)現(xiàn)之后，經(jīng)過多方面的研究、勘察、探測、常規(guī)水位水量觀測、灌漿以及垂直連續(xù)振動沉薄防滲板墻(樁號52K+180-52K+430m)工程處理，管涌滲漏水量減少了70%，堤壩測壓管的浸潤線下降了30%，說明工程處理的效果是好的。但是，管涌冒水處的水量繼續(xù)存在。為了查清繼續(xù)滲水的原因，在工程處理的前后，對堤壩的滲流場進行了現(xiàn)場單井水的流速流向測量，后次測量比前次測量的洪澤湖水位高出2。 84m，因此，有很好的可比性和實際應用價值。其測量結果如下：

    1、經(jīng)防滲墻處理以后，地下永滲流場的滲流方向發(fā)生了較大的變化。滲流方向由原來的東西向轉變成南北向；滲流通道上的滲流量比原來減少了98%以上，而非通道上的2-3#孔卻增加了11%。二者顯示說明，經(jīng)防滲墻處理之后，原滲漏通道上的滲流量得到了很好的控制。由于防滲墻的不連續(xù)性（只做了100m長），在新的滲流條件下，又產生了新的滲流問題，所以繞墻端的潛水滲流依然繼續(xù)進行。

    2、原滲漏通道上的滲流量的變化，檢測防滲墻下部盼滲漏水量減少了97%，特別是4--0米高程的強滲漏通道上的滲漏水得到了很好地控制，防滲墻在主滲漏上的防滲效果是好的，但是，防滲墻上部的防滲效果差些，在7米和10米高程的滲流量還有些增加。依據(jù)滲流方向的分布，其上部的滲流主要來自繞墻端的潛水滲流。

    3、各測孔兩次滲漏量測量結果在水平面上的比較，防滲墻建成以后，滲漏量增加的只有2-3#，其余4個測孔的滲漏減少量在83-91%之間。

    4、工程處理之后，管涌滲漏的主滲水通道得到了很好的控制。主滲漏通道上滲透特性有了明顯的好轉。滲透系數(shù)降低了二到三個數(shù)量級。原來的強滲透層隱患得了很好的解決。