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地下水地球物理勘查技术模式

更新时间：2020-09-04　点击量：1038

地下水，从储存介质方面可分为孔隙水、裂隙构造水、岩溶构造水。无论哪种类型的地下水，其勘查步骤一般有以下两个方面：首先判断地下水储存体的空间分布特征，包括松散含水层埋深、厚度及其岩性，蓄水构造产状、性质及其规模等；其次，要分析判断地下水储存体的富水性，进而确定宜井孔位。地下水地球物理勘查技术方法较多，包括重、磁、电、震等几十种方法，寻求一种有效、快速的勘查技术模式是提高地下水勘查工作效率的重要保障。从地下水勘查要解决的具体问题出发，选用音频大地电磁测深法（ＥＨ４电导率成像系统）和激发极化法组合，形成一种有效、快速的地下水勘查技术模式，具有理论依据和实现的可行性，前者可精细查明地下水储存体的空间分布特征，后者可分析判断地下水储存体的富水性。

　　１技术方法原理简介

　　ＥＨ４电导率成像系统是由美国ＧＥＯＭＥＴＲＩＣＳ和ＥＭＩ公司联合生产的。该系统属于部分可控源与天然场源相结合的一种大地电磁测深系统，观测的基本参数为时间域正交的电场分量Ｅｘ、Ｅｙ和磁场分量Ｈｘ、Ｈｙ，通过频谱分析及一系列运算，求得不同频率的视电阻率，通过改变频率可以达到测深的目的。该系统由于配置不同而具有不同的勘探深度，其基本配置（频率为１０～１００Ｈｚ）的勘探深度为几十至一千多米，低频配置（频率０．１Ｈｚ～１ｋＨｚ）的勘探深度达３０００多米。在地下水勘查方面主要用于划分地层岩性，确定含水体埋深、厚度，查明构造规模、性质、产状及其裂隙发育程度等。

　　激发极化法找水通常被人们认为是一种直接找水方法，其基本原理是：利用人工场（称之为一次场），激发地质体，产生极化场（称之为二次场），通过测量反映二次场振幅大小及衰减快慢的视电阻率、半衰时、极化率、综合参数等物理参数，来判断含水体富水性。

　　２组合模式

　　２．１组合原则

　　音频大地电磁测深法（ＥＨ４电导率成像系统）工作效率高，是一种快速有效的、可连续勘查较大深度地质体的技术方法，而激发极化法相对来说工作繁琐，效率低，因此，二者组合原则是：首先用ＥＨ４电导率仪器快速进行剖面勘查工作，查明地下含水体的空间分布特征，圈定异常区，然后在异常点进行激发极化测量，从而判定含水体富水性。

　　２．２工作原则

　　音频大地电磁测深剖面垂直地质构造走向，选择不同极距（ＭＮ分别为１５、２５、３０、５０ｍ等）工作方式。为准确确定断层走向、倾斜和孔位定位，点距应根据不同地下水类型而确定，孔隙类地下水的测量点距可适当大些，一般可为５０～１００ｍ，构造类地下水的点距要小，一般１０～３０ｍ较好。激发极化法要选用合理有效的工作方式，其装置类型应结合实际情况而确定，一般可采用等比装置。关健技术之一是采用不极化电极，电极极差稳定且小。

　　２．３资料解释原则与孔位的确定

　　在进行资料解释之前，应做好以下几个方面的工作：①熟悉和了解工作区的地质、水文地质条件，首先了解地层岩性、地质构造的分布情况，还要分析水文地质条件，地下水的补给、排泄、径流条件以及寻找地下水储存好的场所；②分析判断ＥＨ４电导率图像的电阻率曲线的异常性质，在不同岩性体反映的视电阻率数值是不同的，应结合地质资料，分析判别引起电阻率数值变化的主要原因；③认真分析激电异常，去假存真，尤其是多个激电参数的对应关系，若各个参数都在相应部位存在异常，说明其可靠性好，结合地质资料，就可以确定孔位。音频大地电磁测深法的资料解释是以测量的地层电阻率值为依据。对于松散含水体，以寻找颗粒较粗的细砂、中细砂、粗砂等为主要目标体，反映电阻率值为高值特征；而对于裂隙构造水、岩溶水，以寻找裂隙发育程度高、断层破损程度高的低电阻率值为主要目标体。

　　判断电阻率值的高低要考虑以下因素：一是区域地层岩性背景电阻率值的大小，所谓的高低只是相对背景值而言；二是区域地下水矿化度值，矿化度大小也是决定地层电阻率高低的重要影响因素之一，必须加以综合分析与判断；三是区域环境影响因素，如地形起伏、电力线、游散电流、地下金属管道等，都会造成电阻率值具有较大误差。因此，对所得资料必须加以综合判断，采用相应的资料处理手段，以保证所测电阻率的真实性。对于含水岩层（带），激发极化法的各个参数中，视电阻率反映为低值异常，而极化率、半衰时、衰减度、综合参数均反映为高值。若某些参数反映为高值，另一部分反映为低值，则说明含水岩层（体）充填泥质成分，出水量将会降低。

　　孔位的确定以ＥＨ４电导率图像曲线为主，结合激电异常参数综合考虑。对于松散孔隙类地下水，孔位一般布置在埋深相对较小、富水性好的地段，对于构造类地下水，孔位一般布置在裂隙发育、破损程度高以及富水性好的地段，包括张性断层的上盘或者逆性断层的迎水盘（或影响带）等。一些大的断层，往往富水性并不好，一般次级构造较为富水。因此，孔位的确定要依据水文地质条件，结合物探成果综合考虑。

　　３应用实例

　　西南满村位于保定市西部顺平县，该村坐落于灰岩分布区，地形大致平坦，第四系覆盖为１００～１５０ｍ，主要岩性为震旦系白云岩。由于受多次构造的影响，存在一条规模较大（称之为山前大断层）的断层，断层宽度约１００ｍ且延伸远，走向为北东向，大部分被黏土或风化物充填。从水文地质条件判断，该区域有比较丰富的地下水，但从地表无法判断断层的位置，不能确定具体孔位。本次采用上述勘查技术模式进行野外勘查，取得了成功。图１的电阻率剖面为ＥＨ４电导率成像系统勘查数据经随机附带的反演软件进行拟反演后的结果。图中可以看出，在埋深１００ｍ、水平位置１００m处存在高值电阻率与低阻电阻率拐点，反映为断层影响带，推断该处断层破碎带发育良好。从激发极化勘查结果（图２）可见，视电阻率ρｓ在ＡＢ／２为１３０～１７０ｍ范围内，激化率ηｓ分别在ＡＢ／２为５０、６５、１００、１３０ｍ附近存在３处高值异常，而半衰时Ｓｔ和综合参数ｍ分别为１７０～２００ｍ的范围出现高值异常。综合３个激电参数高值异常分析，推断剖面１００ｍ处断层富水性好。因此，在ＥＨ４电导率成像图１００ｍ处布设１个孔位。钻探表明０～６５ｍ为第四系，７０～９０ｍ为第三系，１３０～２２０ｍ为震旦系白云岩裂隙发育，终孔２２０ｍ，出水量达１００ｍ３／ｈ，水量丰富，解决了该村农田用水问题。

　　４结语

　　通过理论和实践表明，音频大地电磁测深法与激发极化法组合勘查地下水技术模式是一种可行有效的技术手段。发挥音频大地电磁测深法具有的快速高效、准确查明地下水储存体的空间分布特征、圈定异常范围的优势，再利用激发极化法综合参数可定量判断富水性的特点，结合水文地质条件，即可确定宜井孔位。二者组合是一种行之有效的地下水勘查技术模式。

全自动野外地温监测系统/冻土地温自动监测系统

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TD-016C型地源热泵能耗监控测温系统

产品关键词：地源热泵测温，地埋管测温，浅层地温在线监测系统，分布式地温监测系统

此款系统专门为地源热泵生产企业，新能源技术安装公司，地热井钻探公司以及节能环保产业等单位设计，通过连接我司单总线地热电缆，以及单通道或多通道485接口采集器，可对接到贵司单位的软件系统。欢迎各类单位以及经销商详询！此款设备支持贴牌，具体价格按量定制。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统【产品介绍】

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇,对建筑物进行供热和供冷.在埋地管换热器设计中,土壤的导热系数是很重要的参数.而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长,测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的测温电缆设计方法，单总线测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

采集服务器通过总线将现场与温度采集模块相连，温度采集模块通过单总线将各温度传感器采集到的数据发到总线上。每个采集模块可以连接内置1-60个温度传感器的测温电缆相连。本方案可以对大型试验场进行温度实时监测，支持180口井或测温电缆及1500点以上的观测井温度在线监测。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统：

1. 地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2. U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究，埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

竖直地埋管地源热泵温度测量系统，主要是一套*基于现场总线和数字传感器技术的在线监测及分析系统。它能有对地源热泵换热井进行实时温度监测并保存数据，为优化地源热泵设计、探讨地源热泵的可持续运行具有参考价值。

二、RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统本系统的重要特点：

１．结构简单，一根总线可以挂接1-60根传感器，总线采用三线制，所有的传感器就灯泡一样，可以直接挂在总线上．

２．总线距离长．采用强驱动模块，普通线，可以轻松测量500米深井.

３．的深井土壤检测传感器，防护等级达到ＩＰ６８，可耐压力高达5Mpa.

４．定制的防水抗拉电缆，增强了系统的稳定性和可靠特点总结：高性价格比，根据不同的需求，比你想象的*．

针对U型管口径小的问题，本系统是传统铂电阻测温系统理想的替代品. 可应用于：

１.地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2.U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

本系统技术参数：支持传感器：18B20高精度深井水温数字传感器，测井深：1000米，传感器耐压能力：5Mpa ,配置设备：远距离温度采集模块＋测井电缆＋传感器，

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统系统功能：

1、温度在线监测

2、报警功能

3、数据存储

4、定时保存设置

5、历史数据报表打印

6、历史曲线查询等功能。

【技术参数】

1、温度测量范围：-10℃ ～ +100℃

2、温度精度：正负0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采样点数：小于128

5、巡检周期：小于3s（可设置）

6、传输技术： RS485、RF(射频技术)、GPRS

7、测点线长：小于350米

8、供电方式： AC220V /内置锂电池可供电1-3年

9、工作温度： -30℃ ～ +80℃

10、工作湿度：小于90%RH

11、电缆防护等级：IP66

使用注意事项：

防水感温电缆经测试与检测，具备一定的防水和耐水压能力，使用时，请按以下方法操作与使用：
1．使用时，建议将感温电缆置于U形管内以方便后期维护。
若置与U形管外，请小心操作，做好电缆防护，防止在安装过程中电缆被划伤，以保持电缆的耐水压能力和使用寿命。
2. 电缆中不锈钢体为传感器所在位置，因温度为缓慢变化量，正常使用时，请等待测物热平衡后再进行测量。
3. 电缆采用三线制总线方式，红色为电源正，建议电源为3-5V DC，黑色为电源负，兰色为信号线。请严格按照此说明接线操作。
4. 系统理论上支持180个节点，实际使用应该限制在150个节点以内。
5.系统具备一定的纠错能力，但总线不能短路。
6. 系统供电，当总线距离在200米以内，则可以采用DC9V给现场模块供电，当距离在500米之内，可以采用DC12V给系统供电。

【北京鸿鸥成运仪器设备有限公司提供定制各个领域用的测温线缆产品介绍】

由北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出的地源热泵温度场测控系统，硬件采取*ARM技术；上位机软件使用编程语言技术设计，富有人性、直观明了；测温传感器直接封装在电缆内部，根据客户距离进行封装。目前该系统广泛应用于地源热泵地埋管、地源热泵温度场检测、地源热泵地埋换热井、地源热泵竖井及地源热泵温度场系统进行地温监测，本系统的可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

地源热泵诊断中土壤温度的监测方法：
　　为了实现地源热泵系统的诊断，必须首先制定保证系统正常运行的合理的标准。在系统的设计阶段，地下土壤温度的初始值是一个重要的依据参数，它也是在系统运行过程中可能产生变化的参数。如果在一个或几个空调采暖周期（一般一个空调采暖周期为1年）后，系统的取热和放热严重不平衡，则这个初始温度会有较大的变化，将会大大降低系统的运行效率。所以设计选用土壤温度变化曲线作为诊断系统是否正常的标准。
　　首先对地源热泵系统所控制的建筑物进行全年动态能耗分析，即输入建筑物的条件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、围护结构材料和房间功能等条件，计算出该区域全年供暖、制冷的负荷，我们根据该负荷，选择合适的系统配置，即地埋管数量以及必要的辅助冷热源，并动态模拟计算地源热泵植筋加固系统运行过程中土壤温度的变化情况，得到初始土壤温度标准曲线。采用满足土壤温度基本平衡要求的运行方案运行，同时系统实时监测土壤温度变化情况，即依靠埋置在地下的测温传感器监测土壤的温度，并且将测得的温度传递给地源热泵系统。

浅层地温能监测系统概况：

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇，对建筑物进行供热和供冷，在埋地管换热器设计中，土壤的导热系数是很重要的参数，而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长，测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地源热泵地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的地源热泵测温电缆设计方法，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的数字总线式测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

为方便研究土壤、水质等环境对空调换热井能效等方面的可靠研究或温度测量，目前地源热泵地埋管测温电缆对于地埋换热井，有口径小，深度较深等特点的测温方式,如果测量地下120米的地源热泵井，要放12路线PT100传感器。12根测温线缆若平均放置，即10米放一个探头，则所需线材要1500米，在井上需配置一个至少12通道的巡检仪，若需接入电脑进行温度实时记录，该巡检仪要有RS232或RS485功能,根据以上成本估计，这口井进行地热测温至少成本在8000元，虽然选择高精度的PT100可提高系统的测温精度，但对模拟量数据采集，提供精度的有效办法是提供仪器的AD转换器的位数，即提供巡检仪的测量精度，若能够在长距离测温的条件下进行多点测温，能够做到0.5度的精度，则是非常不容易。针对这一需求，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出“数字总线式地源热泵地埋管测温电缆”及相应系统。矿井深部地温监测，地源热泵温度监测研究，地源热泵温度测量系统，浅层地热测温系统。

地源热泵数字总线测温线缆与传统测温电缆对比分析：
传统的温度检测以热敏电阻、PT100或PT1000作为温度敏感元件，因其是模拟量，要对温度进行采集，若需较高精度，需要选择12位或以上的AD转换及信号处理电路，近距离时，其精度及可靠性受环境影响不大，但当大于30米距离传输时，宜采用三线制测方式，并需定期对温度进行校正。当进行多点采集时，需每个测温点放置一根电缆，因电阻作为模拟量及相互之间的干扰，其温度测量的准确度、系统的精度差，会受环境及时间的影响较大。模块量传感器在工作过程中都是以模拟信号的形式存在，而检测的环境往往存在电场、磁场等不确定因素，这些因素会对电信号产生较大的干扰，从而影响传感器实际的测量精度和系统的稳定性，每年需要进行校准，因而它们的使用有很大的局限性。

北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的总线式数字温度传感器，具有防水、防腐蚀、抗拉、耐磨的特性，总线式数字温度传感器采用测温芯片作为感应元件，感应元件位于传感器头部，传感器的精度和稳定性决定于美国进口测温芯片的特性及精度级别，无需校正，因数据传输采用总线方式，总线电缆或传感器外径可做得很小，直径不大于12mm,且线路长短不会对传感器精度造成任何影响。这是传统热电阻测温系统*的优势。所以数字总线式测温电缆是地源热泵地埋管管测温、地温能深井和地层温度监测理想的设备。数字总线式数据传感器本身自带12位高精度数据转换器和现场总线管理器，直接将温度数据转换成适合远距离传输的数字信号，而每个传感器本身都有唯的识别ID，所以很多传感器可以直接挂接在总线上，从而实现一根电缆检测很多温度点的功能。

地源热泵大数据监控平台建设

一、系统介绍

1、建设自动监测监测平台，可监测大楼内室内温度；热泵机组空调侧和地源侧温度、

压力、流量；系统空调侧和地源侧温度、压力、流量；热泵机组和水泵的电压、电流、功率、

电量等参数；地温场的变化等，实现热泵机组运行情况 24 小时实时监测，异常情况预

警，做到真正的无人值守。可对热泵系统的长期运行稳定性、系统对地温场的影响以及能效

比等进行综合的科学评价，为进一步示范推广与系统优化的工作提供数据指导依据。

具体测量要求如下：

1）各热泵机组实时运行情况；

2）室内温度监测数据及变化曲线；

3）室外环境温度数据及变化曲线；

4）机房内空调侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

5）机房内地埋管侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

6）机房内用电设备的电流、电压、功率、电能等监测数据及变化曲线；

7）地温场内不同深度的地温监测数据及变化曲线；

8）能耗综合分析、系统 COP 分析以及系统节能量的评价分析。

2、自动监测平台建成以后可以对已经安装自动监测设备的地热井实施自动监测的数据分

析展示，可实现地热井和回灌井的水位、水温、流量实施传输分析，并可实现数据异常情况预

警，做到实时监管，有地热井运行的稳定性。

1）开采水量及回水水量的流量监测及变化曲线；

2）开采水温及回水水温的温度监测及变化曲线；

3）开采井井内水位监测及变化曲线；

地下水地球物理勘查技术模式

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