水文地質(zhì)調(diào)查把脈地下水的“聽診器”

趙學(xué)亮　史云

地下水是埋藏在地表以下各種形式的重力水，是水資源的重要組成部分，對人類生活和經(jīng)濟生產(chǎn)活動具有十分重要的作用。由于人們地下水環(huán)境保護意識淡薄和工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國大部分地下水受到嚴(yán)重污染，地下水資源面臨嚴(yán)重危機。

開展水文地質(zhì)調(diào)查摸清地下水資源健康狀況是開展地下水污染治理和合理利用地下水資源的優(yōu)先工作，而健康的診斷需要優(yōu)良可靠的聽診設(shè)備。在國土資源部國土資源公益性科研行業(yè)科研專項“淺層地下水多層多參數(shù)自動監(jiān)測研發(fā)與示范”項目的支持下，中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心項目組研發(fā)了兼具地下水在線監(jiān)測、快速取樣、現(xiàn)場快速檢測等功能的系列地下水檢測設(shè)備。

其中，地下水多通道自動監(jiān)測儀器能夠?qū)崿F(xiàn)不同監(jiān)測目標(biāo)含水層水位和水溫的實時監(jiān)測，主要包括含水層傳感器、地面監(jiān)測主機（內(nèi)置手機卡）和監(jiān)控平臺三部分。含水層傳感器被安裝在目標(biāo)深度，實時監(jiān)視水位和水溫信息，地面監(jiān)測主機將含水層傳感器監(jiān)測到的脈動信息通過GPRS/GSM移動網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端監(jiān)控平臺進行顯示。通過此種方式能夠?qū)崿F(xiàn)對地下水含水層的精細(xì)刻畫和觀測，對于科學(xué)研究和政府部門精細(xì)化管理具有重要的價值。

小口徑機動慣性泵為背負(fù)式地下水監(jiān)測井取樣裝置，解決野外無動力源或小口徑監(jiān)測井取樣的難題。小口徑機動慣性泵由微型發(fā)電機、驅(qū)動電機、偏心輪、連桿和滑軌組成，井下取樣裝置主要由慣性泵泵頭和出水管組成。采樣時，微型發(fā)電機帶動電動機轉(zhuǎn)動，偏心輪帶動連桿上下往復(fù)運動，連桿帶動井下取樣裝置做上下往復(fù)活塞運動，向下運動時，在慣性作用下，慣性泵底閥打開，地下水進入慣性泵泵頭，向上運動時，慣性泵底閥關(guān)閉，地下水進入出水管，如此循環(huán)往復(fù)，地下水從出水管流出，實現(xiàn)采樣，其原理類似打氣筒原理。

便攜式野外測試工具箱集成需要對地下水進行野外測試的各種測試工具，能夠在野外對地下水溫度、pH值、電導(dǎo)率、氧化還原電位、溶解氧、氟離子、碳酸根、碳酸氫量、濁度、水位等指標(biāo)快速完成診斷，其內(nèi)部配置便攜式地下水快速檢測儀器、便攜式小型水位計、濁度計等檢測設(shè)備及其鋼卷尺、羅盤、放大鏡等輔助工作工具。其中地下水快速檢測儀器主要采用離子選擇性電極法實現(xiàn)對指標(biāo)的快速檢測，通過離子選擇性電極能夠?qū)⒈粶y量轉(zhuǎn)化為電信號，從而實現(xiàn)眾多指標(biāo)的快速檢測。離子選擇性電極是對某一種特定離子具有選擇性的電極，其關(guān)鍵部件是選擇性滲透膜，比如二氧化硅薄膜只能氫離子通過， 氟化鑭單晶薄膜只能氟離子通過，離子在滲透膜膜的兩邊能夠迅速達(dá)到遷移平衡，并使其擁有可供測量到的膜電位，該膜電位的大小與所測離子濃度符合能斯特方程。便攜式小型水位計采用接觸式的原理，一旦水位計探頭接觸水面，由于水的導(dǎo)通特性則水位計整個電路回路實現(xiàn)導(dǎo)通，導(dǎo)致水位報警部件（聲音、燈光）進行報警。濁度計利用分光光度的原理，對于某一特定波長的光，通過不同濁度的液體其被吸收的光強不同，通過儀器測量溶液對光的吸收強度，然后利用朗伯比爾定律既能求取溶液的濁度。

通過以上系列檢測儀器能夠?qū)Φ叵滤慕】禒顩r進行初步的判定，為對地下水的科學(xué)研判、尋醫(yī)問藥、科學(xué)治理提供有效的技術(shù)手段。同時地下水系列檢測儀器的完成以及實際應(yīng)用，標(biāo)志著我國地下水檢測技術(shù)和儀器研制領(lǐng)域取得了新的突破，能夠替代國外同類產(chǎn)品，能為我國水文地質(zhì)調(diào)查和環(huán)境保護工作提供了裝備支持。

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