[其他]單井同位素示蹤法測地下水流速流向裝置

無效

• 申請號: 85107160
• 申請日: 1985-09-26
• 公開（公告）號: CN1003097B
• 公開（公告）日: 1989-01-18
• 發明（設計）人: 陳建生;趙英杰
• 申請（專利權）人: 核工業部第七研究所
• 代理公司: 太原專利事務所
• 代理人: 李富元

熱釋光單井同位素示蹤法測地下水流速流向裝置。裝置中洗耳球內的碘化鈉，用重錘壓進稀釋腔內與水均勻混合，由于水流作用使其濃度降低。置于稀釋腔中心熱稀光探測器，接受照射給出劑量數據，進而導出總劑量和水流速度和函數曲線，在實際工作中，由實測劑量值經查曲線給出流速。劑量計共有八組。放在鉛柱上八個等份孔中，分別接受某－彌散角ｒ劑量，并由此給出劑量的總矢量，指出水流方向，流向定位采用光源照相法，由基準線最后定出方位。

本發明屬水文地質物探領域，涉及用熱釋光探測器測單井放射性同位素示蹤劑¹³¹I的γ劑量來求出地下水流向流速的裝置。從現有技術看，測定地下水流速流向的裝置已有若干，就同位素示蹤儀來說，其儀器也有幾種，如瞄準計數器和金屬網裝置，就是目前流行的裝置。但是，這些裝置存在不少缺點和問題，而有的則還是難以克服和解決的。金屬網裝置由于易被污染給具體工作帶來不便，甚至在實際工作中難以利用。至于被金屬網裝置所代替的瞄準計數器，其缺點就更加明顯，突出的問題是結構和技術復雜，造價昂貴，同時由于探測器體積過大，致使所測數據不準，難以用來確定地下水流向。本發明在技術上解決了這些問題，既提高了測量的準確度，又結構簡單和造價便宜。

地下水流速流向是水文地質工作中重要參數，這些參數的測定，對水文地質工作來說具有重要意義。利用同位素單井示蹤儀，通過熱釋光探測器測地下水流速流向，其原理是根據釋放到水中的同位素示蹤劑能和地下水均勻混合，示蹤劑的走向又主要沿著地下水水流方向，同時又以一定的彌散角被地下水帶到濾水管外的含水層。彌散角度大小與地下水流速、含水層結構和顆粒粒徑有關。漂移到含水層中的放射性同位素，所發回的γ射線的強度，在井孔中的方位各不相同，強度最大的方向與地下水流出濾水管方向相一致，強度最小的方向與流入濾水管方向相對應。根據這個道理，我們可從井孔四周所測得的劑量分布，找出水流方向。

本發明的目的在于，用一種簡便、易行和造價便宜的裝置，能準確測出地下水的流速和流向，以滿足水文地質工作的需要。本發明用熱釋光探測器，測單井放射性同位素示蹤劑的劑量。找出水的流速關系曲線和從劑量分布的總矢量找出水的流向。

附圖一為本發明裝置結構示意圖，該裝置由投源系統、流速測定系統和流向測定系統組成。圖中10為探頭、12為電纜、14為濾水管、16為地下水、18為稀釋筒壁、20為稀釋腔、22為小鉛柱、24為熱釋光管、26為洗耳球、28為金屬框、28a為金屬框上的銷子、30為外缸、32為內缸、34為重壓錘、36為小燈泡、36a為小燈泡，電池及開關、38為磁針、40為針、42為防脫帽、44為相紙、46為鉛柱、48為熱釋光探測器、50為栓塞膠皮圈、52為同位素。附圖二為定向系統。附圖三為E-V關系曲線圖。

本發明要點在于，將強度一定的碘化鈉溶液注入洗耳球;金屬絲框做成聯鎖裝置，分別穿過稀釋腔上的兩個孔。金屬框上端穿過內缸下而小半球體孔，其下端裝有活動銷子并插在洗耳球頭上，以防止同位素流出洗耳球而滴落在腔體中。電纜聯接在外缸上面中心橫桿上，在穿過上下可活動的內缸時，由金屬絲框頂起。當探頭下到井水測量位置時，投下重錘并使它沿電纜滑下，壓在內缸上，連接在內缸上的金屬框受到沖壓向下運動，這時塞在洗耳球上的銷子脫開，內缸下邊小球體擠壓洗耳球，致使同位素以一定速度被擠出。在測速系統內，同位素示蹤劑以一定速度從洗耳球噴出，同時又在稀釋腔中被逐漸趨于均勻分布。稀釋腔壁為一定厚度，以屏蔽流出腔壁處的同位素碘-¹³¹所發回的γ射線。由于洗耳球容積遠小于稀釋腔體積，同位素在投放過程中不可能被擠出稀釋腔體外。熱釋光探測器被置于稀釋腔體的中央柱內，由于水流作用，稀釋腔內的同位素被逐漸稀釋。當假定稀釋腔的同位素始終均勻分布和腔體外γ射線對熱釋光探測器的影響又可忽略不計時，腔壁的滲透系數可用Scheideidegger推出的公式進行計算，也可由實驗測出。據此，投源后某一時刻t熱釋光探測器所接受的總劑量可用下式表示：

（1）

同時，根據稀釋定律還有關系：

（2）

考慮到同位素的衰變，還有下列關系：

（3）

考慮到寬束情況下水的γ射線的屏蔽作用，還有如下表達式：

（4）