一种水文勘探用的地下水位动态定位装置及方法

摘要

本发明涉及水文地质勘探领域，具体公开了一种水文勘探用的地下水位动态定位装置及方法，包括地下水位动态定位模块、地表存积水检测模块和灌溉水排泄模块，所述地下水位动态定位模块包括投入式压力液位传感器和地表水下渗高度检测模块，所述地表存积水检测模块包括存积水位液位传感器和排泄开启控制开关，本发明根据多级土壤含水量检测传感器的检测结果与含水量对比检测传感器的检测结果进行对比，确定种植区内的灌溉用水是否会下渗并确定是否对浅层地下水进行补充，控制灌溉水排泄模块将种植区内的灌溉用水抽出，减少种植期内灌溉用水下渗的人为因素对地下水位动态定位的影响。

权利要求

1.一种水文勘探用的地下水位动态定位装置，包括地下水位动态定位模块、地表存积水检测模块和灌溉水排泄模块，其特征在于：所述地下水位动态定位模块包括投入式压力液位传感器和地表水下渗高度检测模块，所述投入式压力液位传感器用于对浅层地下水位动态定位；所述地表水下渗高度检测模块包括多级土壤含水量检测传感器与含水量对比检测传感器，所述多级土壤含水量检测传感器与含水量对比检测传感器用于对地表土层内的含水量进行检测与对比；所述地表存积水检测模块包括存积水位液位传感器和排泄开启控制开关，所述排泄开启控制开关用于控制灌溉水排泄模块待机状态；所述灌溉水排泄模块包括排泄水泵组件和排泄管组件；所述地表水下渗高度检测模块还包括检测主杆，所述检测主杆垂直贯穿于地表土层，所述多级土壤含水量检测传感器从上至下依次排列在检测主杆顶端从上至下的0‑100cm处，且相邻的所述多级土壤含水量检测传感器之间间距为10cm，所述含水量对比检测传感器位于检测主杆的底端，所述含水量对比检测传感器位于地面以下10m处，所述存积水位液位传感器位于种植灌区的地表上方2‑3cm处，所述存积水位液位传感器与排泄开启控制开关通过连接线路连接，所述排泄开启控制开关根据存积水液位传感器检测数据对灌溉水排泄模块进行控制，所述排泄水泵组件与排泄管组件连通，所述排泄管组件一端位于种植灌区地表上方，所述排泄管组件另一端位于灌溉蓄水池上方；所述地下水位动态定位模块还包括RTU数据采集控制设备和无线网络通信设备，所述RTU数据采集控制设备通过连接线缆与投入式压力液位传感器连接并进行数据传输，所述无线网络通信设备通过通信网络与监控中心进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的一种水文勘探用的地下水位动态定位装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将投入式压力液位传感器投入浅层地下水内，进行对浅层地下水位动态监测定位，投入式压力液位传感器的检测数据由无线网络通信设备发送至监控中心，监控中心对数据进行处理分析；

步骤二，地表存积水检测模块内的存积水位液位传感器对地面上方灌溉水源液位高度进行检测，存积水位液位传感器未检测到明显液位高度，则排泄开启控制开关控制灌溉水排泄模块无法启动，否则灌溉水排泄模块处于待机状态；

步骤三，地表水下渗高度检测模块内的多级土壤含水量检测传感器对靠近地表的土壤内部含水量进行检测，并与含水量对比检测传感器检测的土壤深处含水量进行对比，确定含水量变化阈值，当靠近地表的土壤内部含水量超过阈值，控制灌溉水排泄模块启动。

说明书

一种水文勘探用的地下水位动态定位装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及水文勘探技术领域，具体为一种水文勘探用的地下水位动态定位装置及方法。

背景技术

[0002] 水文地质勘探为各种专门目的而进行的比较详细的水文地质勘察工作，而地下水动态监测则是水文地质勘探的主要工作之一，对于水稻等喜水作物来说，在种植期内，种植区需长期存积3cm高度的灌溉用水，用于对水稻种植期间水稻作物的水源补充，但因种植区宽泛，灌溉用水的存积无法进行良好控制，容易造成存积过多，且灌溉用水在地面存积过多或长期存积都会使灌溉用水向土壤内部渗漏并下渗至浅层地下水内，对地下水大量补给，种植区的浅层地下水径流消耗与补给无法平衡，导致浅层地下水逐渐充盈，种植区下方的浅层地下水位上升而与非种植区下方的浅层地下水位产生差距，水稻等喜水作物的种植区在种植期内的浅层地下水位动态定位受人为因素影响较大，影响正常的水文勘探结果，因此，针对上述问题提出一种水文勘探用的地下水位动态定位装置及方法。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种水文勘探用的地下水位动态定位装置及方法，以解决种植期内水稻等喜水作物种植区的浅层地下水位动态定位受人为因素影响较大，影响正常水文勘探结果的问题。

[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水文勘探用的地下水位动态定位装置及方法，包括地下水位动态定位模块、地表存积水检测模块和灌溉水排泄模块，所述地下水位动态定位模块包括投入式压力液位传感器和地表水下渗高度检测模块，所述投入式压力液位传感器用于对浅层地下水位动态定位；所述地表水下渗高度检测模块包括多级土壤含水量检测传感器与含水量对比检测传感器，所述多级土壤含水量检测传感器与含水量对比检测传感器用于对地表土层内的含水量进行检测与对比；所述地表存积水检测模块包括存积水位液位传感器和排泄开启控制开关，所述排泄开启控制开关用于控制灌溉水排泄模块待机状态；所述灌溉水排泄模块包括排泄水泵组件和排泄管组件；所述地表水下渗高度检测模块还包括检测主杆，所述检测主杆垂直贯穿于地表土层，所述多级土壤含水量检测传感器从上至下依次排列在检测主杆顶端从上至下的0‑100cm处，且相邻的所述多级土壤含水量检测传感器之间间距为10cm，多级土壤含水量检测传感器对不同深度的土壤内含水量进行检测，确定灌溉用水的下渗状况，所述含水量对比检测传感器位于检测主杆的底端，所述含水量对比检测传感器位于地面以下10m处，含水量对比检测传感器对土壤深处未受灌溉用水下渗影响的土壤含水量进行检测。

[0005] 进一步的，所述地下水位动态定位模块还包括RTU数据采集控制设备和无线网络通信设备，所述RTU数据采集控制设备通过连接线缆与投入式压力液位传感器连接并进行数据传输，所述无线网络通信设备通过通信网络与监控中心进行数据传输。

[0006] 进一步的，所述存积水位液位传感器位于种植灌区的地表上方2‑3cm处，存积水位液位传感器对高于水稻种植所需的灌溉液位高度进行检测，所述存积水位液位传感器与排泄开启控制开关通过连接线路连接，所述排泄开启控制开关根据存积水液位传感器检测数据对灌溉水排泄模块进行控制。

[0007] 进一步的，所述排泄水泵组件与排泄管组件连通，所述排泄管组件一端位于种植灌区地表上方，所述排泄管组件另一端位于灌溉蓄水池上方，使排泄水泵组件对种植灌区内存积的灌溉用水进行排泄，且排泄至灌溉蓄水池内。

[0008] 进一步的，一种水文勘探用的地下水位动态定位装置的使用方法，包括以下步骤：

[0009] 步骤一，将投入式压力液位传感器投入浅层地下水内，进行对浅层地下水位动态监测定位，投入式压力液位传感器的检测数据由无线网络通信设备发送至监控中心，监控中心对数据进行处理分析；

[0010] 步骤二，地表存积水检测模块内的存积水位液位传感器对地面上方灌溉水源液位高度进行检测，存积水位液位传感器未检测到明显液位高度，则排泄开启控制开关控制灌溉水排泄模块无法启动，否则灌溉水排泄模块处于待机状态；

[0011] 步骤三，地表水下渗高度检测模块内的多级土壤含水量检测传感器对靠近地表的土壤内部含水量进行检测，并与含水量对比检测传感器检测的土壤深处含水量进行对比，确定含水量变化阈值，当靠近地表的土壤内部含水量超过阈值，控制灌溉水排泄模块启动。

[0012] 与现有技术相比，本发明中，通过投入式压力液位传感器投入水稻作物种植区下方的浅层地下水内，进行对浅层地下水位动态监测定位，地表水下渗高度检测模块内的多级土壤含水量检测传感器，对不同层次的土壤内含水量进行检测，含水量对比检测传感器对未被灌溉用水下渗影响的土壤深处的含水量进行检测，根据多级土壤含水量检测传感器的检测结果与含水量对比检测传感器的检测结果进行对比，确定种植区内的灌溉用水是否会下渗并对浅层地下水进行补充。

[0013] 与现有技术相比，本发明中，当灌溉用水对浅层地下水进行补充过程中，控制灌溉水排泄模块将种植区内的灌溉用水抽出，减少灌溉用水存积量，从而减少灌溉用水下渗以及对浅层地下水的补充，确保种植区浅层地下水位动态定位的准确，减少种植期内灌溉用水下渗的人为因素对地下水位动态定位的影响，且地表存积水检测模块内的存积水位液位传感器对地面上方的浅水液位高度进行检测，对灌溉水排泄模块二次控制，避免灌溉用水排泄过多影响水稻正常种植。

附图说明

[0014] 为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0015] 图1为本发明的整体结构示意图。

[0016] 图2为本发明地表水下渗高度检测模块的结构示意图。

具体实施方式

[0017] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本发明保护的范围。

[0018] 实施例1

[0019] 请参阅图1、图2，本发明提供了一种水文勘探用的地下水位动态定位装置及方法，其包括地下水位动态定位模块、地表存积水检测模块和灌溉水排泄模块，所述地下水位动态定位模块包括投入式压力液位传感器和地表水下渗高度检测模块，所述投入式压力液位传感器用于对浅层地下水位动态定位；所述地表水下渗高度检测模块包括多级土壤含水量检测传感器与含水量对比检测传感器，所述多级土壤含水量检测传感器与含水量对比检测传感器用于对地表土层内的含水量进行检测与对比；所述地表存积水检测模块包括存积水位液位传感器和排泄开启控制开关，所述排泄开启控制开关用于控制灌溉水排泄模块待机状态；所述灌溉水排泄模块包括排泄水泵组件和排泄管组件，所述地表水下渗高度检测模块还包括检测主杆，所述检测主杆垂直贯穿于地表土层，所述多级土壤含水量检测传感器从上至下依次排列在检测主杆顶端从上至下的0‑100cm处，且相邻的所述多级土壤含水量检测传感器之间间距为10cm，多级土壤含水量检测传感器对不同深度的土壤内含水量进行检测，确定灌溉用水的下渗状况，所述含水量对比检测传感器位于检测主杆的底端，所述含水量对比检测传感器位于地面以下10m处，含水量对比检测传感器对土壤深处未受灌溉用水下渗影响的土壤含水量进行检测。

[0020] 具体的，所述地下水位动态定位模块还包括RTU数据采集控制设备和无线网络通信设备，所述RTU数据采集控制设备通过连接线缆与投入式压力液位传感器连接并进行数据传输，所述无线网络通信设备通过通信网络与监控中心进行数据传输。

[0021] 具体的，所述存积水位液位传感器位于种植灌区的地表上方2‑3cm处，存积水位液位传感器对高于水稻种植所需的灌溉液位高度进行检测，所述存积水位液位传感器与排泄开启控制开关通过连接线路连接，所述排泄开启控制开关根据存积水液位传感器检测数据对灌溉水排泄模块进行控制。

[0022] 具体的，所述排泄水泵组件与排泄管组件连通，所述排泄管组件一端位于种植灌区地表上方，所述排泄管组件另一端位于灌溉蓄水池上方，使排泄水泵组件对种植灌区内存积的灌溉用水进行排泄，且排泄至灌溉蓄水池内。

[0023] 通过采用上述技术方案：本发明中，通过投入式压力液位传感器投入水稻作物种植区下方的浅层地下水内，进行对浅层地下水位动态监测定位，地表水下渗高度检测模块内的多级土壤含水量检测传感器，对不同层次的土壤内含水量进行检测，含水量对比检测传感器对未被灌溉用水下渗影响的土壤深处的含水量进行检测，根据多级土壤含水量检测传感器的检测结果与含水量对比检测传感器的检测结果进行对比，确定种植区内的灌溉用水是否会下渗并对浅层地下水进行补充；本发明中，当灌溉用水对浅层地下水进行补充过程中，控制灌溉水排泄模块将种植区内的灌溉用水抽出，减少灌溉用水存积量，从而减少灌溉用水下渗以及对浅层地下水的补充，确保种植区浅层地下水位动态定位的准确，减少种植期内灌溉用水下渗的人为因素对地下水位动态定位的影响，且地表存积水检测模块内的存积水位液位传感器对地面上方的浅水液位高度进行检测，对灌溉水排泄模块二次控制，避免灌溉用水排泄过多影响水稻正常种植。

[0024] 需要说明的是，将投入式压力液位传感器投入水稻作物种植区下方的浅层地下水内，进行对浅层地下水位动态监测定位，投入式压力液位传感器的检测数据由RTU数据采集控制设备进行采集后，由无线网络通信设备发送至监控中心，监控中心对数据进行处理分析，在对水稻作物进行种植期间，会将水稻栽植在3cm左右的浅水中，用于对水稻的灌溉以及水源补充，在此过程中，地表存积水检测模块内的存积水位液位传感器对地面上方的浅水液位高度进行检测，存积水位液位传感器检测到明显液位高度，即此时用于水稻种植的灌溉用水液位高度高于正常种植的3cm，对灌溉用水的排出不会影响水稻的正常种植，则排泄开启控制开关根据存积水位液位传感器的检测结果，控制灌溉水排泄模块处于待机状态，用于水稻种植的灌溉用水长期在地面存积，会有部分水源向土壤下方渗透，此时地表水下渗高度检测模块内的多级土壤含水量检测传感器，对种植区的土壤内部含水量进行检测，通过从上至下多个多级土壤含水量检测传感器，对不同层次的土壤内含水量进行检测，而含水量对比检测传感器对未被灌溉用水下渗影响的土壤深处的含水量进行检测，将多级土壤含水量检测传感器的检测结果与含水量对比检测传感器的检测结果进行对比，即得出种植区的土壤含水量变化，且根据含水量的变化，对用于水稻种植的灌溉用水下渗量与下渗速度进行确定，根据降雨入渗补给系数，确定地表水下渗并对浅层地下水进行补充的时间与含水量变化，并由此确定浅层地下水补充的含水量变化阈值，当靠近地表的土壤内部含水量变化超过阈值，即此种植区内的灌溉用水会下渗并对浅层地下水进行补充，控制灌溉水排泄模块启动，将种植区内的灌溉用水抽出，减少灌溉用水存积量，从而减少灌溉用水下渗以及对浅层地下水的补充。

[0025] 实施例2

[0026] 本实施例中与实施例1中相同的部分不再赘述，不同之处在于一种水文勘探用的地下水位动态定位装置的使用方法中。

[0027] 使用方法：在对水稻种植过程中，种植区内的灌溉用水高度略高于3cm，此时地表存积水检测模块内的存积水位液位传感器检测到明显液位高度，排泄控制开关根据存积水位液位传感器的检测结果，控制灌溉水排泄模块处于待机状态，而随着时间的流动，灌溉用水在向土壤内下渗过程中，地表水下渗高度检测模块内的多级土壤含水量检测传感器对土壤的含水量进行检测，并将其与含水量对比检测传感器测出的土壤深处含水量进行对比，确定种植区土壤表面的含水量变化，并当含水量变化超过阈值，控制灌溉水排泄模块启动，将种植区内的灌溉用水抽出，与此同时，地表以上的灌溉用水因下渗消耗以及被抽出的消耗，其液位高度会缓慢降低，当灌溉用水的液位高度低于3cm后，灌溉用水的液位的继续下降会影响水稻的正常种植，此时存积水位液位传感器检测到灌溉用水的液位较低或无法正常检测到液位，排泄开启控制开关根据存积水位液位传感器的检测结果，控制灌溉水排泄模块不在开启，从而避免灌溉用水的高度抽出。

[0028] 实施例3

[0029] 本实施例中与实施例1中相同的部分不再赘述，不同之处在于一种水文勘探用的地下水位动态定位装置的使用方法中。

[0030] 使用方法：在水稻作物的种植期间，因灌溉过量或遭遇降雨量过多的雨天，会导致种植区内存积的灌溉用水的液位高度大幅度上升，且在初期，灌溉用水未及时向土壤下渗，此时地表水下渗高度检测模块内的多级土壤含水量检测传感器未检测处明显的含水量变化，但地表存积水检测模块内的存积水位液位传感器检测到明显液位高度，排泄控制开关根据存积水位液位传感器的检测结果，控制灌溉水排泄模块处于待机状态，未避免灌溉用水的存积水位过高影响水稻种植过程中水稻的正常生长，安排巡视人员对种植区进行巡视，并根据巡视结果，对特定的灌溉水排泄模块进行启动，使灌溉水排泄模块将种植区内的灌溉用水排出，直至灌溉用水达到适合水稻生长的3cm液位高度，从而保证水稻的正常生长，也避免地表水下渗至浅层地下水对浅层地下水大量补充，减少种植灌溉用水的人为因素对浅层地下水位动态定位造成影响。

[0031] 实施例4

[0032] 本实施例中与实施例1中相同的部分不再赘述，不同之处在于一种水文勘探用的地下水位动态定位装置的使用方法中。

[0033] 使用方法：在水稻种植期间，对水稻的灌溉不充足，会使种植区内存积的灌溉用水液位高度未达到适合水稻种植的3cm高度浅水，此时存积水位液位传感器对地面上方的浅水液位高度进行检测但未检测到明显的液位高度，即灌溉水排泄模块启动会致使存积的灌溉用水液位降低，影响水稻的正常种植，则排泄开启控制开关控制灌溉水排泄模块始终处于停机，避免灌溉用水的损耗，但灌溉用水始终会向土壤下渗，并且多级土壤含水量检测传感器对土壤的含水量进行检测，并将其与含水量对比检测传感器测出的土壤深处含水量进行对比，根据种植区土壤表面的含水量变化确定灌溉用水会影响地下水位动态变化后，始终向灌溉水排泄模块发送开启信号，而灌溉用水的蒸发、下渗等消耗，导致灌溉用水过少，进行再次灌溉补充，或雨天产生降雨对灌溉用水进行补充后，灌溉用水的液位高度上升，存积水位液位传感器检测到明显的液位高度，排泄开启控制开关控制灌溉水排泄模块处于待机状态，且灌溉水排泄模块接收的开启信号使灌溉水排泄模块及时开启，对灌溉用水的液位高度进行控制，在确保水稻正常种植的前提下，将灌溉用水排出，减少灌溉用水的下渗，从而减少种植灌溉用水的人为因素对浅层地下水位动态定位造成影响。

[0034] 以上所述仅的仅为本发明优选的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，对于本技术领域的普通技术人员来说，在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，均应视为本发明的保护范围。