Автоматические регистраторы уровня подземных вод

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Автоматические регистраторы уровня подземных вод

27.07.2020

Наиболее распространены автоматические регистраторы поплавкового типа. В этих приборах необходим поплавок большего размера для того, чтобы фиксировалось истинное (или близкое к нему) положение уровня подземных вод в водоносном горизонте. В Америке первые попытки усовершенствования регистрирующих приборов были направлены на то, чтобы увеличить энергию поплавка различными механическими приспособлениями, чаще всего с помощью электроэнергии. Однако до последнего времени наибольшее распространение в США имеют поплавковые регистраторы уровня Стивенса с диаметром поплавка 3,5" и больше. Существенным недостатком этих приборов является то, что они дают аналоговую запись, не поддающуюся машинной обработке. Попытки преобразования этой записи в цифровую предпринимались неоднократно, но не были успешными вследствие неоднородности графической записи, а также по другим техническим причинам.

В последнее время разрабатываются новые цифропечатающие или перфорирующие самопишущие приборы. Геологической службой США по контракту с компанией «Фишер и Портер» разработан автоматический цифровой перфорационный самописец. Он может работать непрерывно в течение шести месяцев от трех сухих батарей. В начале этот прибор предназначался только для регистрации изменений уровня воды в скважинах и на реках, но в дальнейшем оказалось возможным использовать его для записи и других данных. Были разработаны датчики для регистрации температуры, влажности воздуха и почвы, величины атмосферных осадков. На ленте регистрируется несколько переменных величин последовательно. Возможна любая их комбинация, а также выбор нужного интервала времени, через который регистрируются данные. Измерение, содержащее до четырех значащих цифр, регистрируется в виде одного ряда отверстий на бумажной ленте шириной 5,1—4,6 см. Каждый последовательный ряд отверстий представляет собой новое измерение.

Геологическая служба Великобритании имеет три типа поплавковых непрерывных автоматических регистраторов уровня фирм «Леопольд и Стивенс» и «Мунро», регистратор с горизонтальным цилиндром Ли «Ротарн»МК-И.

Регистраторы фирм «Леопольд и Стивенс» и «Мунро» близки по конструкции. Поплавок этих регистраторов имеет диаметр 4,5". Колебания уровня воды могут записываться в масштабах 1:1; 1:2; 1:5; 1:10 и 1:20. Длина барабана 24 см. Это расстояние перо может проходить за 1, 2, 4 или 8 сут, при этом его скорость меняется от 24 до 3 см/сут, Кроме того, фирмой «Леопольд и Стивенс» выпускаются экстрарегистраторы, в которых скорость движения пера может быть уменьшена до 1,5 и даже до 0,75 см/сут, что увеличивает срок работы его при одном заводе до 16 и 32 дней. Регистраторы с 4,5-дюймовым поплавком удовлетворительно работают в скважинах диаметром 8", но предпочтительнее скважины диаметром 10" и более. В скважинах диаметром менее 5" при уменьшении размеров поплавка редко удается получить удовлетворительные записи.

Регистратор уровня воды Ли «Ротари»МК-II имеет поплавок диаметром 8". Горизонтальный барабан поворачивается кареткой поплавкового блока через устройство, которое может менять масштаб записи колебаний уровня в пределах 1:2,5; 1:5; 1:10; 1:20. Стержень вычерчивает колебания уровня подземных вод на вощеной ленте. Скорость движения стержня вдоль барабана может меняться, изменяя продолжительность работы регистратора от 32 ч до 8 или 32 дней.

С помощью стандартных Мунро-регистраторов уровня, но с увеличенной до 8,1 см/ч скоростью движения пера были зафиксированы колебания уровня подземных вод, вызванные резкими изменениями барометрического давления, связанными, возможно, с испытательными ядерными взрывами. Такие колебания имеют небольшую амплитуду, составляющую около 3—6 мм и очень короткий период колебаний — всего несколько минут.

К регистраторам уровня в Великобритании предъявляется требование выдачи информации в удобной для обработке форме, т. е. в виде цифровой или перфорационной записи. Выход информации в числовой форме открывает возможности телепередачи и регистрации наблюдений в едином центре, однако переход к новым типам регистраторов уровня усложняется тем, что в обращении уже имеется довольно большое количество аналоговых регистраторов.

Распространенные в настоящее время в Израиле типы регистраторов уровня используют энергию движения поплавка, диаметр которого не менее 4". Эта энергия передается металлическому стержню, производящему запись на навощенном алюминиевом листе, который передвигается с помощью часового механизма. Большая часть регистраторов требует проверки и завода раз в два месяца. Гидрогеологической службой Израиля сконструированы регистраторы с поплавками небольшого диаметра. Движение поплавка создает электрические импульсы, которые усиливаются с помощью специальных устройств и затем используются для регистрации колебаний уровня.

Дж. Гилиленд в 1968 г. произвел сравнительную оценку различных методов перфорационной автоматической регистрации уровней. Он отмечает, что при оценке метода регистрации следует учитывать производительность устройства, возможные потери регистрации и точность. В общем случае точность возрастает при любом методе регистрации с увеличением числа точек, но в связи с этим уменьшается производительность н увеличивается возможность потерь регистрации. Регистрация уровней подземных вод с фиксированным интервалом колебания уровня предпочтительнее, чем с фиксированным интервалом времени. Однако экономически выгодные перфорационные цифровые регистраторы уровня, выпускаемые в настоящее время, работают по принципу регистрации с фиксированным временем. К ним относится перфорационный регистратор уровня фирм «Отт» (Франция) и «Фишер и Портер» (США). Регистраторы уровня, работающие с фиксированным интервалом глубины, сравнительно дороги, К ним относятся регистратор уровня фирмы «Леопольд и Стивенс», типа CA с импульсной системой записи (Великобритания).

Помимо рассмотренных выше имеется много других автоматических регистраторов уровня, не получивших распространения и не представляющих большого интереса.

В табл. 3 приведены технические характеристики автоматических регистраторов уровня, применяющихся в ВНР, ГДР, Чехии и ФРГ.

Прецизионные исследования с применением самописцев позволили зарубежным ученым исследовать воздействие на подземные воды различных факторов, таких, как океанические и земные приливы, атмосферное давление, землетрясения, изменение упругого состояния водоносных горизонтов под влиянием различных нагрузок, ветра и других явлений, на некоторых из них мы остановимся ниже.

Для сбора оперативной информации по части сети в США используются спутники, которые принимают ультракоротковолновые сигналы от передатчиков, установленных в скважинах, и передают на Землю данные об уровнях, температуре и минерализации подземных вод. На подобный сбор информации направлены усилия и в Канаде. Такой сбор информации (мониторинг) позволяет своевременно учитывать происходящие в подземных водах изменения, а если требуется, то провести и оперативные расчеты с анализом результатов па ЭВМ.

Для этой цели данные о наблюдательной сети и ее информация закладываются в банк машины. В памяти большой быстродействующей вычислительной машины хранятся все данные о подземных водах, полученные с начала текущего столетия. Эта информация включает сведения об экстремальных положениях уровней и расходах поверхностных и подземных вод, о ежедневных наблюдениях за уровнями, расходом и качеством воды, о местоположении и природных условиях изучаемых водопунктов. К концу 1976 г., по данным С. Бейкера, в машину была заложена информация почти о полумиллионе скважин, нескольких тысячах родников и других водопунктов. В будущем проектируется ежегодно пополнять банк данными примерно о 50 тыс. опорных водопунктов. Подобная система сбора и накопления информации позволяет быстро получить необходимые сведения о подземных водах любого района, строить на ЭВМ нужные карты, например, уровней подземных вод пли сработанных запасов подземных вод на любой заданный момент времени, картировать и прогнозировать возможные изменения качества и количества подземных вод в региональном масштабе и на отдельных локальных участках, своевременно планировать необходимые мероприятия по искусственному восполнению запасов, регулированию эксплуатации подземных вод, охране их от истощения и загрязнения и т. д. Подобные тенденции к накоплению и обобщению данных о режиме подземных вод прослеживаются и в других странах (Канада, Чехия, Марокко и др.).

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: