本發明提供一種快速定位含水層的鉆孔電視流速流向測量儀器及方法，包括測量探頭、信號傳輸模塊和計算機；測量探頭內設置有模擬魚眼攝像頭、電解電極和工業相機；電解電極用于電解地下水產生氣泡；模擬魚眼攝像頭用于采集鉆孔內的圖像信息和氣泡的圖像信息并傳輸給計算機；計算機接收的圖像進行顯示以進行孔壁的電視成像測井，并顯示氣泡運動軌跡；工業相機，當氣泡運動軌跡不垂直向上時，工業相機采集鉆孔內的圖像，并將圖像信息通過信號傳輸模塊傳輸給計算機；計算機根據工業相機采集的圖像計算地下水的流速和流向。電解電極電解水會產生氣泡，通過模擬魚眼攝像頭拍攝氣泡的運動軌跡和鉆孔孔壁圖像找到地下水出水點，定位含水層。

技術領域

本發明涉及含水層的識別定位，具體為一種快速定位含水層的鉆孔電視流速流向測量儀器及方法。

背景技術

目前，國內外用于地下水流速和流向監測的手段主要有物探法和示蹤劑法。物探方法主要有電法、超聲波探測；示蹤法主要有示蹤劑投放法和溫度場示蹤法。示蹤劑法結果較為可靠。示蹤劑法首先要確定流向，然后根據流向布置流速觀測鉆孔，該方法至少需要設計2個鉆孔，工程費用較大。示蹤劑的投放對地下水會造成污染，尤其是放射性示蹤劑。此外傳統方法無法實現自動化，因此人工成本較高，勞動強度較大。

近年來，國家為了保護生態環境，嚴格控制地下水開采，加強了地下水監測系統的建設，監測地下水的流速流向，預判地下水超采區域，開展地下水污染調查和地下水超采治理。地下水流速和流向的測量和監測任務越來越重，一種快速識別含水層的地下水流速流向測量儀器和方法亟需開發。

隨著機器視覺測量技術在各行各業不斷應用推廣，基于顯微粒子圖像測速技術在地下水流速和流向的測量中得到應用。

然而地下水含水層垂向分布往往是不均勻的，顯微粒子成像系統由于視野較小，在應用顯微成像系統前，往往需要開展鹽化測井等手段來刻畫含水層的位置，施工效率較低。在無法獲得地下水含水層精細刻畫資料的情況下，該技術的施工效率將大幅降低。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種快速定位含水層的鉆孔電視流速流向測量儀器及方法，解決由于地下水含水層不均勻使得傳統流速流向儀不能快速識別定位含水層的難題。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種快速定位含水層的鉆孔電視流速流向測量儀器，包括測量探頭、信號傳輸模塊和計算機；

測量探頭內設置有模擬魚眼攝像頭、電解電極和工業相機，以及與工業相機配合使用的變焦工業鏡頭；

電解電極用于電解地下水；

模擬魚眼攝像頭用于采集鉆孔內的圖像信息，并采集電解電極電解地下水產生的氣泡的圖像信息，模擬魚眼攝像頭將圖像信息通過信號傳輸模塊傳輸給計算機；計算機對模擬魚眼攝像頭采集的圖像進行顯示，以進行孔壁的電視成像測井，并顯示氣泡運動軌跡；

工業相機，當電解電極電解地下水產生的氣泡運動軌跡不垂直向上時，工業相機采集鉆孔內的圖像，并將圖像信息通過信號傳輸模塊傳輸給計算機；計算機根據工業相機采集的圖像計算地下水的流速和流向。

優選的，測量探頭內還設置有溫度壓力傳感器；當電解電極電解地下水產生的氣泡運動軌跡不再垂直向上時，溫度壓力傳感器采集鉆孔內的溫度和壓力信息，并將溫度和壓力信息通過信號傳輸模塊傳輸給計算機。

優選的，測量探頭內還設置有三姿傳感器，當電解電極電解地下水產生的氣泡運動軌跡不再垂直向上時，三姿傳感器采集測量探頭的三姿信息，并將三姿信息傳輸給計算機；計算機在獲得測量探頭的三姿信息后對工業相機采集的圖像進行標定，并計算地下水的流速和流向。

優選的，測量探頭包括測量探頭下部和測量探頭上部，以及用于連接測量探頭下部和測量探頭上部的連接管；