一种水文地质勘探地下水位观测装置及观测方法

摘要

本发明涉及一种观测装置，具体地说，涉及一种水文地质勘探地下水位观测装置及观测方法。其包括带有刻度的测量尺，连接在测量尺的一端的水位探头，所述水位探头的外侧设置有跟随件，所述跟随件包括：探测部，在水位探头下降时，探测部的探测端凸出于水位探头的底部，使探测部能够在水位探头与地下水接触前对地下水的流动进行感应；该水文地质勘探地下水位观测装置及观测方法中，通过探测部在水位探头与地下水接触前对地下水的流动进行感应，以在地下水流动时将下降通道进行固定，迫使水位探头只能通过下降通道进行纵向下降来应对外界的横向冲击，以防止水位探头摆动的现象产生，提高检测精准度的同时也避免了水位探头碰撞受损的现象产生。

说明书

技术领域

本发明涉及一种观测装置，具体地说，涉及一种水文地质勘探地下水位观测装置及观测方法。

背景技术

地下水，是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水，地下水是水资源的重要组成部分，由于水量稳定，水质好，是农业灌溉、工矿和城市的重要水源之一，但在一定条件下，地下水的变化也会引起沼泽化、盐渍化、滑坡、地面沉降等不利自然现象，

目前，用于测量钻孔、井、水位管和垂直岸边的水位时，将探测器伸入孔中，同时通过带有刻度的刻度绳连接到水位观测测量仪器，实现对水位进行探测。

如公开号为CN217384389U的一种水文地质勘探地下水位观测装置，在支架的一侧安装有绕线盘，另一侧固定有托板，托板上表面的立板上安装有计米器，绕线盘内缠绕的线缆的末端搭载在计米器的转轮上之后与托板下方的测量单元连接；测量单元与支架上的处理单元连接，底部通过吊线单元与吊锤连接。在进行地下水位观测前，使测量单元与支架的底部齐平，将处理单元置零，随后转动绕线盘放下测量单元和吊锤，测量单元接触到水面时，通过线缆使绕线盘侧面上的提示单元发出提示，此时读取处理单元上读取到的计米器的计量数值，即为地下水位的高度。该地下水位观测装置能够在接触到水面时即时发出提示，且无需人工读取吊线上的读数，提高了水位观测的准确性。

该专利通过线缆将测量单元吊起并下降至地下水的水面处。但是，当被测地点的地下水处于流动状态时，测量单元与地下水接触时会受地下水流动的冲击力进行摆动，导致测量单元不易与地下水进行稳定的接触；并且，当地下水位较高时，水位与管道的端部较近，此时测量单元在摆动过程中也容易与管道的底端产生碰撞，容易影响测量单元的寿命。另外，测量单元在摆动过程中也会对线缆施加一定的拉力，导致线缆的长度变长，测量的结果也就容易出现偏差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水文地质勘探地下水位观测装置及观测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明目的之一在于，提供了一种水文地质勘探地下水位观测装置，包括带有刻度的测量尺，连接在测量尺的一端的水位探头，所述水位探头的外侧设置有跟随件，所述跟随件包括：

探测部，在水位探头下降时，探测部的探测端凸出于水位探头的底部，使探测部能够在水位探头与地下水接触前对地下水的流动进行感应；

稳固部，所述稳固部内设置有用于供水位探头滑动的下降通道，地下水流动时，所述稳固部利用水位孔对下降通道进行限制，所述水位探头通过在下降通道内下降来应对外界的横向冲击，以在探测地下水时保持稳定。

作为本技术方案的进一步改进，所述下降通道包括滑动部，所述滑动部包括固定套设在水位探头外圈的内管和纵向滑动套设在内管外圈的外套管，所述外套管的外壁设置有扩张部，所述扩张部通过探测部对下降通道进行固定；所述外套管与内管之间设置有将二者限制滑动的锁合结构，地下水流动时，所述锁合结构解除外套管和内管之间的限制。

作为本技术方案的进一步改进，所述扩张部包括套环和多个活动杆，所述套环纵向滑动套设在外套管的外壁，所述活动杆的顶部滑动连接有固定设置在外套管顶部的顶板，所述顶板与活动杆之间设置将二者弹性连接的连接弹簧，所述套环与活动杆之间设置有传递动能的传动杆。

作为本技术方案的进一步改进，所述锁合结构包括插销，所述插销的一端贯穿外套管侧后并穿入内管内，所述插销的另一端与外套管之间设置有复位弹簧，所述套环的内壁设置有用于限制插销活动的凹槽。

作为本技术方案的进一步改进，所述探测部包括触水板，所述触水板的顶端通过连接轴转动设置在外套管的外壁，其外壁还设置有与触水板保持同时转动的凸轮，所述凸轮转动时对套环顶动。

作为本技术方案的进一步改进，所述触水板对置设置在外套管的两端，所述触水板通过顶部设置的安装轴转动连接有连接耳，所述连接耳与凸轮固定连接并转动在连接轴上，触水板转动后，所述触水板中部向远离水位探头的方向凹陷的弧形结构，以在水位探头外壁形成对其进行保护的隔离板。

作为本技术方案的进一步改进，所述触水板中部向远离水位探头的方向凹陷的弧形结构，其两端向外弯折形成用于增加触水板与水流阻力的迎水面，使流动的地下水能够轻易的将触水板冲击转动。

作为本技术方案的进一步改进，所述触水板靠近水位探头的弧面上设置有吸收结构，水位探头收回的过程中，所述触水板通过与水位孔内壁碰撞的方式利用吸收结构将水位探头外壁的液体去除。

作为本技术方案的进一步改进，所述触水板的凸出端相对设置在触水板的两侧，所述触水板与凸轮的凸出端平行设置，在下降时，两个所述触水板与水位孔接触对水位探头进行限位。

本发明目的之二在于，提供了一种用于水文地质勘探地下水位观测装置的观测方法，包括如下方法步骤：

S1、收卷盘通过正反转的方式对测量尺进行卷紧和放线；

S2、放线时，收卷盘带动水位探头在水位孔内下降，当水位探头与地下水接触时，水位探头产生报警；

S3、地下水流动时，稳固部利用水位孔对下降通道进行限制，使水位探头通过下降通道来应对外界的横向冲击，水位探头在下降通道内下降，以在探测地下水时保持稳定。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该水文地质勘探地下水位观测装置及观测方法中，通过探测部在水位探头与地下水接触前对地下水的流动进行感应，以在地下水流动时将下降通道进行固定，迫使水位探头只能通过下降通道进行纵向下降来应对外界的横向冲击，以防止水位探头摆动的现象产生，提高检测精准度的同时也避免了水位探头碰撞受损的现象产生。

2、该水文地质勘探地下水位观测装置及观测方法中，两个触水板在水位探头外壁形成隔离板来减少外界物体与水位探头之间的接触面，水位探头下降产生晃动时，触水板会与水位孔内壁接触，从而减少了水位探头与水位孔碰撞，实现了对水位探头下降时的保护。

3、该水文地质勘探地下水位观测装置及观测方法中，触水板中部向远离水位探头的方向凹陷的弧形结构后，其两端向外弯折形成用于增加触水板与水流阻力的迎水面，使流动的地下水能够轻易的将触水板冲击转动，以达到触水板转动对水位探头保护的同时还能在下降过程中对水位探头进行防护。

4、该水文地质勘探地下水位观测装置及观测方法中，当水位探头与水位孔碰撞时，受碰撞的影响，触水板的弧面与水位探头外壁之间的缝隙变小对吸收结构进行挤压，使吸收结构将吸收的液体排出，同时在不与水位孔碰撞时，吸收结构将水位探头外壁的液体吸收，经过多次的碰撞，吸收结构能够去除水位探头外壁大部分的液体，以便于节省后续的清洁时间。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的水位探头探测状态示意图；

图3为本发明的滑动部的剖面结构示意图；

图4为本发明图3的插销的A处结构放大示意图；

图5为本发明的滑动部的剖面结构截面图；

图6为本发明图5的插销的B处结构放大截面图；

图7为本发明的扩张部的结构示意图；

图8为本发明图7的连接弹簧的C处结构放大示意图；

图9为本发明的触发部的结构示意图；

图10为本发明的触水板的结构示意图其一；

图11为本发明的触水板的结构示意图其二；

图12为本发明的触水板在水位探头下落时的状态示意图；

图13为本发明的配重块的结构示意图；

图14为本发明的活动杆在水位探头下落时的状态示意图。

图中各个标号意义为：

100、测量件；101、水位孔；102、地下水；

110、支架；111、收卷盘；112、测量尺；120、水位探头；

200、滑动部；210、顶板；211、内管；212、外套管；220、插销；221、复位弹簧；222、凹槽；223、直板；

300、扩张部；301、滑轨；310、套环；311、活动杆；312、传动杆；313、连接弹簧；314、宽板；

400、探测部；410、触水板；411、连接轴；412、凸轮；413、连接耳；414、迎水面；415、吸收结构；420、配重块；421、插槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1所示，本发明目的之一在于，提供了一种水文地质勘探地下水位观测装置，包括测量件100，测量件100包括带有刻度的测量尺112，测量尺112的一端连接有水位探头120，水位探头120在水位孔101内下降与地下水102接触，接触时产生报警，通过贯穿测量尺112的数值来对地下水102的水位进行测量。另一方面，测量尺112的另一端缠绕在收卷盘111上，收卷盘111的外侧设置有支架110，支架110的内支撑轴贯穿收卷盘111，使收卷盘111能够转动对测量尺112进行卷紧和放线的操作。

水位探头120的外侧设置有跟随件，跟随件可跟随水位探头120在水位孔101内一起下降，跟随件包括：

探测部400，在水位探头120下降时，探测部400的探测端凸出于水位探头120的底部，凸出的位置形成提前探测区域，使探测部400能够在水位探头120与地下水102接触前对地下水102的流动进行感应；

稳固部，稳固部内设置有用于供水位探头120滑动的下降通道，地下水102流动时，稳固部利用水位孔101对下降通道进行限制，使下降通道不能产生位移，水位探头120通过下降通道来应对外界的横向冲击，水位探头120在下降通道内下降，以在探测地下水102时保持稳定。

也就是说，通过探测部400在水位探头120与地下水102接触前对地下水102的流动进行感应，以在地下水102流动时将下降通道进行固定，迫使水位探头120只能通过下降通道进行纵向下降来应对外界的横向冲击，以防止水位探头120摆动的现象产生，提高检测精准度的同时也避免了水位探头120碰撞受损的现象产生。

实施例1

如图3所示，下降通道包括滑动部200，滑动部200包括固定套设在水位探头120外圈的内管211，纵向滑动套设在内管211外圈的外套管212。需要注意的是，为了防止外套管212与内管211之间相互脱离，因此外套管212的顶端和底端均向外圈延伸形成凸缘，其顶端的凸缘可以在外套管212内圈滑动但不能脱离内管211的底部，底端的凸缘位于外套管212的底部，使内管211无法上移脱离外套管212。另一方面，外套管212的外壁设置有扩张部300，扩张部300通过探测部400对下降通道进行固定；同时外套管212与内管211之间设置有将二者限制滑动的锁合结构，地下水102流动时，锁合结构解除外套管212和内管211之间的限制。

由于水位探头120处于水位孔101内，其周围也不易找到对水位探头120的限位点，因此水位孔101是对水位探头120限位的最优方案，作为优选的，本实施例对扩张部300进行公开：

如图7和图8所示，扩张部300包括套环310和多个活动杆311，多个活动杆311以外套管212的圆心作轴向阵列设置，其数量优选不少于三个，三个及以上的活动杆311与水位孔101内圈的接触点较多，固定的效果较好。此外，套环310纵向滑动套设在外套管212的外壁，活动杆311的顶部滑动连接有顶板210，顶板210固定在外套管212的顶部，且顶板210与活动杆311之间设置将二者弹性连接的连接弹簧313。具体为，活动杆311通过固定在顶板210底部的滑轨301进行滑动，其连接弹簧313设置于活动杆311与滑轨301的端部之间，用于拉动活动杆311向远离水位孔101处移动复位。然后，套环310与活动杆311之间设置有传递动能的传动杆312，传动杆312的一端与套环310外壁转动连接，另一端与活动杆311的一端连接。固定下降通道时，凸轮412的凸出端将套环310向上顶动，参阅图2，通过传动杆312带动活动杆311向箭头c的方向进行移动扩张，活动杆311端部与地下水102内圈接触时，扩张部300及下降通道得到固定。

另外，活动杆311的端部可设置具有一定宽度的宽板314，宽度可根据水位孔101内壁的光滑程度来设置，光滑度越高，对应的宽板314的宽度就越大，通过宽板314来提高对水位孔101之间的接触面，使活动杆311能够更稳定的固定在水位孔101内。

为了保证水位探头120顺利的与地下水102接触，因此水位探头120在下降通道被固定后需要在下降通道内下滑，以实现对地下水102的接触，而下滑通过锁合结构控制，为此：

在图3-图6中，锁合结构包括插销220，插销220的一端贯穿外套管212侧后并穿入内管211内，通过穿入的方式将外套管212和内管211卡合，使两者不能相对滑动；另一方面，插销220的另一端连接有复位弹簧221，复位弹簧221的一端与外套管212的外壁固定连接，然后，套环310的内壁位于插销220处开设有凹槽222，当套环310位于插销220的端部处，通过凹槽222的内端面对插销220进行挤压，此时插销220的一端穿入内管211内将内管211卡住；当套环310脱离插销220端部时，复位弹簧221通过自身弹性推动插销220使插销220脱离内管211，此时与水位探头120连接的内管211可以进行滑动，并且由于内管211和外套管212的限制，内管211只能进行纵向滑动，参阅图2，水位探头120通过内管211向箭头d指示的方向下移后，水位探头120便能够应对横向冲击，例如水流、风力等等。

不仅如此，插销220靠近套环310一端的顶部向上延伸形成直板223，直板223可以增加与套环310滑动时的接触时间，使套环310上移将活动杆311推动扩张与水位孔101接触后，套环310才会脱离直板223使插销220弹出。

如图9所示，探测部400包括触水板410，触水板410可以为杆状、柱状以及板状，作为优选的触水板410为板状，以增加与地下水102的接触面，提高对触水板410的感应能力。触水板410的顶端通过连接轴411转动设置在外套管212的外壁，其外壁还设置有一个与触水板410保持同时转动的凸轮412。具体为，凸轮412的一端与触水板410的顶端保持固定连接，同时两者均与连接轴411保持转动连接，而连接轴411则固定在外套管212的外壁。当触水板410与流动的地下水102接触时，参见图2，触水板410受水流的冲击向箭头a的方向转动，配重块420与凸轮412的凸出端之间的角度优选为90度，也可以是其他的角度，当触水板410转动后，触水板410带动凸轮412的凸出端向上转动，使凸轮412向箭头b的方向将套环310向上顶动。

实施例2

根据上述内容并结合图10所示，本实施例示出了触水板410的另一种实施方式，可以在水位探头120下降过程中通过触水板410对其进行保护。其中，与实施例1的区别在于：触水板410通过顶部设置的安装轴转动连接有连接耳413，连接耳413与凸轮412固定连接并转动在连接轴411上，触水板410转动后，触水板410中部向远离水位探头120的方向凹陷的弧形结构，同时，触水板410设置有两个，两个触水板410以对置的方式设置在外套管212的外壁，两个触水板410在水位探头120外壁形成隔离板，可减少外界物体与水位探头120之间的接触面，当水位探头120在水位孔101内下降时，若水位探头120产生晃动，触水板410会与水位孔101内壁接触，从而减少了水位探头120与水位孔101碰撞，实现了对水位探头120下降时的保护。

实施例3

根据实施例2并结合图11所示，考虑到触水板410转动后虽然能够在下降时对水位探头120进行保护，但是在面对流动的地下水102时，触水板410就不易起到感应水流的效果，为此，本实施例与第二实施例的区别在于：触水板410中部向远离水位探头120的方向凹陷的弧形结构后，其两端向外弯折形成用于增加触水板410与水流阻力的迎水面414，使流动的地下水102能够轻易的将触水板410冲击转动，以达到触水板410转动对水位探头120保护的同时还能在下降过程中对水位探头120进行防护。

实施例4

结合实施例2和实施例3所示，本实施例在实施例2和实施例3的基础上增加对水位探头120探测后的出水效果，具体为：转动后的触水板410靠近水位探头120的弧面上设置有吸收结构415，吸收结构415可以为海绵、毛巾等具有吸水性的物品，作为优选的，吸收结构415为海绵。在水位探头120探测完成后，水位探头120与水面接触其外壁会残留较多水分，同时吸收结构415也吸收了较多的水分，但是上拉将水位探头120收回的过程中，由于收卷盘111通常都柔性材料制成，因此在拉动过程中水位探头120是很容易与水位孔101产生碰撞的，当水位探头120与水位孔101碰撞时，触水板410与水位孔101接触并通过连接轴411转动，在转动过程中触水板410的弧面与水位探头120外壁之间的缝隙变小对吸收结构415进行挤压，使吸收结构415将吸收的液体排出，同时在不与水位孔101碰撞时，吸收结构415将水位探头120外壁的液体吸收，如此一来，经过多次的碰撞，吸收结构415能够去除水位探头120外壁大部分的液体，以便于节省后续的清洁时间。

实施例5

结合实施例1并参阅图12所示，本实施例在实施例1和实施例2的基础上进行改变，其不同点在于：触水板410的凸出端相对设置在触水板410的两侧，且触水板410与凸轮412的凸出端平行设置。在下降时，套环310受连接弹簧313的拉动向下对凸轮412进行顶动，使凸轮412的凸出端与套环310保持平行状态，此时触水板410的两端向外伸出到水位孔101的内壁，触水板410的端部可以设置一定宽度的宽面，以保持触水板410与水位孔101之间的稳定性，减少水位探头120倾斜的几率；此时两个触水板410与水位孔101接触对水位探头120进行限位，使水位探头120在下降过程中不易对水位孔101接触，实现对水位探头120的下降过程进行保护。

实施例6

结合实施例1并参阅图13和图14所示，本实施例公开触水板410的另一种实施方式，与实施例1不同的是：触水板410的端部设置有配重块420，配重块420通过触水板410底部的插槽421插接在配重块420上，触水板410位于凸轮412与凸出端之间相对的一侧，即与凸轮412保持180度。当然，本领域技术人员可以根据实施的环境（例如套环310与活动杆311之间的传动比、凸轮412的大小等等）来灵活的改变凸轮412与配重块420之间的角度，但应注意的是，触水板410在受到配重块420的重力驱动后，需要在转动过程中将套环310顶起，以使与套环310对应的活动杆311移动至水位孔101侧壁，通过活动杆311与侧壁的接触，使水位探头120在水位孔101内下降过程中得到限制，防止水位探头120与水位孔101之间产生碰撞。

本发明目的之二在于，提供了一种用于水文地质勘探地下水位观测装置的观测方法，包括如下方法步骤：

S1、收卷盘111通过正反转的方式对测量尺112进行卷紧和放线；

S2、放线时，收卷盘111带动水位探头120在水位孔101内下降，当水位探头120与地下水102接触时，水位探头120产生报警；

S3、地下水102流动时，稳固部利用水位孔101对下降通道进行限制，使水位探头120通过下降通道来应对外界的横向冲击，水位探头120在下降通道内下降，以在探测地下水102时保持稳定。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。