CN204788585U - 一种钻孔地下水位测量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钻孔地下水位测量计，包括具有刻度的皮尺，浮体测具，连杆，配重物；所述连杆为金属连杆，金属连杆长度大于钻孔直径并固定于钻孔孔口；设“L”型读数指示针固定于连杆一端。本装置包括直线轴承，所述直线轴承套装在所述连杆上，直线轴承外圈是皮尺宽度的1.5倍以上；本实用新型通过采用铰链将测量皮尺分别与浮体测具、金属配重物相连接，测量皮尺一端连接的浮体测具与钻孔地下水接触，测量皮尺另一端连接的金属配重物悬于钻孔地下水面以上，并使之分处于直线轴承两侧。该装置可让测量员直接测量出要求时刻的水位深度，并且减少测量人员数量，量测用时短，操作简单，同时提高了水文试验对应时间精度。

Description

一种钻孔地下水位测量计

技术领域

本实用新型涉及一种地下水位测量装置技术领域，尤其涉及钻孔地下水位测量计。

背景技术

目前，常用的钻孔地下水位测量计主要有钢尺、测绳、测钟、电线万用表等，设备简易，测量精度也较高，但是测量过程中需要反复提升和下放，单孔单次量测也需上下微调以准确确定水面位置。对于专业水文地质试验，特别是群孔抽水试验来说，地下水位钻孔多，观测频率大，测量时间间隔准确度要求高，使用上述设备、方法测量，存在缺点：单孔量测所需时间稍长，造成各孔量测时间间隔规律被破坏，匆忙时还可能造成数据误读，影响后期资料整理时数据分析结果。有时为避免产生上述问题，水位测量需安排多组测量计和多个测量人员，存在参与测量人数多，劳动强度较大，精度不准确，操作繁复不简便等问题。

现有技术对水位测量计的改进主要是设备结构简单化和测量精度等方面，例如CN104457914A一种封闭水池水位标识杆，只是由封闭水池、限位套管、观察盖、浮球、刻度标识杆组成，其特征在于：封闭水池的封闭地面上钻孔安装观察盖，该观察盖中心位置开设有孔，该观察盖中心孔的直径大于刻度标识杆最大横截面尺寸，该观察盖面向水面的一端壁上焊接限位套管，限位套管的内壁直径要大于浮球的横截面最大直径。浮球为空心封闭结构，浮球象限点安装有带有刻度的刻度标识杆；该浮球放置与限位套管内的水平面上，而浮球上的刻度标识杆的顶端透过观察盖的中心孔露出在地平线之上。该专利只能避免在封闭水池内有磁干扰或者天气干扰的情况下对水位的测试的影响，同时便于人们肉眼测量，但并没有克服使用现有测量计和量测方法造成的不能准确对应要求时间间隔或需要多个测量人手问题，没有从根本上提高水位测量计在水文试验中对应时间的精度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种钻孔地下水位测量计，解决现有工程勘察、水文地质试验和地下水监测工作中测量精度不准确、操作反复、参与人数众多、测量设备结构复杂，成本高等问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种钻孔地下水位测量计，包括：用于固定于待测量钻孔的孔口上的连杆，具有刻度的皮尺，用于投放于待测量钻孔的地下水内的浮体测具，配重物以及用于读取所述皮尺上刻度的读取部件，所述读取部件设置在所述连杆上，所述皮尺中部绕设在所述连杆上，所述皮尺的一端与所述浮体测具连接，另一端与所述配重物连接。

本实用新型采用机械装置且结构简单，搬运方便，可以在多钻孔条件下随时显示水位深度变化情况，方便量测人员在要求时间即刻读数。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步，所述连杆的长度大于待测量孔的直径，便于连杆架担在待测量孔的孔口上。

进一步，所述浮体测具包括用于与皮尺连接的第一端和与所述第一端相对的第二端，其中所述浮体测具的第一端和/或第二端为圆锥状。浮体测具第一端和/或第二端设为圆锥状，有助于浮体测具在测量时起导向作用，避免下放或上升过程中被卡。

进一步，所述浮体测具还包括位于所述第一端和所述第二端之间的中间部，其中，所述中间部为圆柱状，且所述浮体测具最大直径小于待测量钻孔直径的2/3；或者所述浮体测具的中间部为等边多面柱体，且所述浮体测具最大对角线长度小于待测量钻孔直径的2/3。

浮体测具下端为圆锥状、中间为圆柱状，有利于浮体测具在水中能稳定直立，保持浮体测具竖向中心和测量皮尺中心在同一轴线上，减小测量误差；浮体测具中间设计为圆柱状（或等边多面柱体），目的是在有限水平空间条件下，获得水平面方向最多面积，原理是直径或边长相同时，圆（或等边多面柱体）的面积最大，这样也就可以获得最大的排水体积，即获得最大浮力。

进一步，所述浮体测具为金属浮体，所述连杆为金属连杆，所述配重物为金属配重物，

金属浮体与金属配重物具有体积小，质量较大的特点，可满足钻孔孔径的空间限制要求，同时对皮尺也具有一定的拉力作用，以保证皮尺垂直状态，使测量更加精确；金属连杆外在因素受力情况下，变形可能性较小，使测量更加精确；同时金属的耐磨损性能好，可反复使用。

进一步，所述配重物的重量为所述浮体测具在水中最大浮力的1/2，所述皮尺重量小于所述浮体测具在水中最大浮力与配重物重量之差的2/3，

浮体测具的最大浮力是指其完全浸入水中时,受到的浮力最大，这样的设定能够保证触水浮体测具随水位变化自由浮动，牵引皮尺平稳调整，达到读数指示针直接读出水位深度的目的。

进一步，所述读取部件为“L”型读数指示针，所述读数指示针固定于连杆一端，观察读数指示针可直接根据皮尺上的刻度读出水位深度。

进一步，所述浮体测具和/或所述配重物通过铰链与所述皮尺相连接，

采用铰链可便于在不同测试要求时，能及时更换与浮体测具连接的测量皮尺；同时铰链可以使浮体测具和测量皮尺间没有弯矩的传递，遇干扰时，浮体测具顶端和皮尺下端可以相互独立地转动，以保持浮体测具和皮尺的独立性、稳定性。

进一步，所述地下水位测量计还包括直线轴承，所述直线轴承套装在所述连杆上，所述皮尺设在所述直线轴承上，

直线轴承的外圈是钢制的外圆柱型，非常坚固，具有足够的硬度、灵敏度、行走寿命和承载能力，并且便于安装和更换。

进一步，所述直线轴承外圈宽度大于所述皮尺宽度的1.5倍，

以保证测量皮尺能够满足接触并且平稳的架坐在直线轴承上。

本实用新型工作原理：

本实用新型在使用时，依据物体静止时受力平衡原理，浮动平衡时皮尺两边受力也平衡，测量前精确率定浮体上的长度起始点0的位置，计入皮尺读数，测量时直接读出水面与孔口距离。

水位进行上涨或下降时，由于浮力使金属浮体自动随之上下浮动，带动皮尺直线运动，可通过读数指示针读出时刻的水位深度，计算出水位差，量测用时短，大幅度提高水文试验水位量测对应的时间精度；在多钻孔试验条件下，还可以大幅度减少测量人员数量，提高工作效率。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型根据物体静止时受力平衡原理，通过浮体测具在水位上升或下降时受浮力影响带动皮尺直线运动，从读数指示针读出皮尺所示的时刻水位深度，计算出水位差。

2.本实用新型因要满足钻孔孔径的空间限制要求，浮体测具和配重物体积宜小，同时又要求浮体测具和配重物质量较大，对连接皮尺产生适当的拉力作用，以保证皮尺的垂直度，达到测量精度要求，而金属材质较好地满足了上述要求；金属材质的另一优点是耐磨损性能好，满足反复使用要求。

3.本实用新型通过采用铰链将测量皮尺分别与浮体测具、金属配重物相连接，使浮体测具和测量皮尺间没有弯矩的传递，遇干扰时，浮体测具顶端和皮尺下端可以相互独立地转动，以保持浮体测具和皮尺的独立性和稳定性。

4.本实用新型可以在多钻孔条件下随时显示水位深度变化情况，通过读数指示针量测人员在要求时间即刻读出时刻的水位深度，机械装置结构简单且实用。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例所述的一种钻孔地下水位测量计的局部放大图；

图2为本实用新型具体实施例所述的一种钻孔地下水位测量计的结构示意图；

图3为本实用新型具体实施例所述的一种钻孔地下水位测量计的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1.直线轴承，

2.读数指示针，

3.连杆，

4.皮尺，

5.钻孔，

6.配重物，

7.地下水，

8.浮体测具。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

本实用新型为浮动式地下水位测量计结构，通过采用铰链将测量皮尺分别与金属浮体测具、金属配重物相连接，使浮体测具和测量皮尺间没有弯矩的传递，遇干扰时，浮体测具顶端和皮尺下端可以相互独立地转动，以保持浮体测具和皮尺的独立性和稳定性，测量皮尺一端连接的浮体测具与钻孔地下水接触，测量皮尺另一端连接的金属配重物悬于钻孔地下水面以上，并使之分处于直线轴承两侧，直线轴承内侧紧密穿过金属连杆，连杆固定于待测量钻孔的孔口，利用力学平衡原理，浮体能够自动识别地下水位变动：水位进行上涨或下降时，由于浮力使浮体测具随之上下浮动，带动皮尺直线运动，可通过读数指示针读出各时间对应钻孔地下水位深度，计算出水位差。

实施例：

参见图1、图2和图3，一种钻孔地下水位测量计，包括：固定于待测量钻孔5孔口上的连杆3，具有刻度的皮尺4，投放于待测量钻孔5的地下水内的浮体测具8，配重物6以及用于读取所述皮尺4上刻度的读取部件，所述读取部件设置在所述连杆3上，所述皮尺4中部绕设在所述连杆3上，所述皮尺4的一端与所述浮体测具8连接，另一端与所述配重物6连接。

所述连杆3为金属连杆，金属连杆3长度大于钻孔5直径并固定担于钻孔5孔口，金属材质耐磨损性能好，除可反复使用外，金属的弹性变化也很小，可满足在孔口牢固固定的需要，避免外在因素干扰发生连杆位置移动等变化，以提高测量精度；

设置读取部件如“L”型读数指示针2固定于连杆3一端，在测量时可直接读出地下水位数值；也可在金属连杆3上直接刻印一条读数箭头线，用于指示皮尺上的数值。

本装置包括直线轴承1，所述连杆3紧密穿过所述直线轴承1的内侧，直线轴承1外圈是皮尺4宽度的1.5倍以上，使皮尺4能够平稳的绕设在直线轴承1上；

所述浮体测具8为金属浮体，所述配重物6为金属配重，满足了体积小但质量大的要求，既能放进钻孔5孔口，又保证了皮尺4的垂直度，达到测量精度要求，同时耐磨损度较佳，使装置可反复使用；

浮体测具8第一端和/或第二端设为圆锥状、中间设为圆柱状或等边多面柱体，浮体测具8最大直径或最长对角线长度应小于钻孔直径的2/3，浮体测具8两端设为圆锥状，有助于浮体测具8在测量时起导向作用，避免下放或上升过程中被卡；下端为圆锥状、中间为圆柱状，有利于浮体测具8在水中能稳定直立，保持浮体测具8竖向中心和测量皮尺4中心在同一轴线上，减小测量误差；浮体测具8中间设计为圆柱状（或等边多面柱体），目的是在有限水平空间条件下，获得水平面方向最多面积，直径或边长相同时，圆（或等边多面柱体）的面积最大，这样也就可以获得最大的排水体积，即获得最大浮力；

配重物6的重量为浮体测具8最大浮力的1/2，皮尺4重量小于最大浮力与配重物之差的2/3，以保证浮体测具8能够随水位变化自由浮动，牵引着皮尺4平稳调整，达到读数指示针2直接读出水位深度的目的；

本实用新型通过采用铰链将测量皮尺分别与浮体测具8、金属配重物6相连接，测量皮尺4一端连接的浮体测具8与钻孔5地下水接触，测量皮尺4另一端连接的金属配重物6悬于钻孔地下水面以上，并使之分处于直线轴承1两侧，采用铰链连接是便于在不同测试要求时，能及时更换与浮体测具8连接的测量皮尺4；同时铰链可以使浮体测具8和测量皮尺4间没有弯矩的传递，遇干扰时，浮体测具8顶端和皮尺4下端可以相互独立地转动，以保持浮体测具8和皮尺4的独立性和稳定性；

依据阿基米德原理，本实用新型在使用时，地下水7存在对浮体测具8的浮力为F7，浮体测具8重量为G8，直线轴承1与浮体测具8间的皮尺4重量为G4，金属配重物6的重量为G6，直线轴承1与金属配重物6间皮尺4重量为G4′，浮动平衡时皮尺4两边受力也平衡，G8+G4-F7=G4′+G6。

测量前精确率定浮体测具8上的长度起始点0的位置，计入皮尺4读数，测量时直接读出水面与孔口距离。

水位进行上涨或下降时，由于浮力使浮体测具8随之上下浮动，带动皮尺4直线运动，可通过皮尺4和读数指示针2显示各时间对应钻孔地下水位深度。如此，可以让测量人员直接阅读要求时刻的水位深度，量测用时短，大幅度提高水文试验水位量测对应的时间精度；在多钻孔5试验条件下，还可以大幅度减少测量人员数量，提高工作效率。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钻孔地下水位测量计，其特征在于，所述钻孔地下水位测量计包括：用于固定于待测量钻孔孔口上的连杆；具有刻度的皮尺；用于投放于待测量钻孔的地下水内的浮体测具；配重物；以及用于读取所述皮尺上刻度的读取部件；所述读取部件设置在所述连杆上，所述皮尺中部绕设在所述连杆上，所述皮尺的一端与所述浮体测具连接，另一端与所述配重物连接。

2.根据权利要求1所述的一种钻孔地下水位测量计，其特征在于，所述连杆的长度大于待测量钻孔的直径。

3.根据权利要求1所述的一种钻孔地下水位测量计，其特征在于，所述浮体测具包括用于与皮尺连接的第一端和与所述第一端相对的第二端，其中所述浮体测具的第一端和/或第二端为圆锥状。

4.根据权利要求3所述的一种钻孔地下水位测量计，其特征在于，所述浮体测具还包括位于所述第一端和所述第二端之间的中间部，所述中间部为圆柱状，且所述浮体测具最大直径小于待测量钻孔直径的2/3；或者，所述浮体测具的中间部为等边多面柱体，且所述浮体测具最大对角线长度小于待测量钻孔直径的2/3。

5.根据权利要求1所述的一种钻孔地下水位测量计，其特征在于，所述浮体测具为金属浮体，所述连杆为金属连杆，所述配重物为金属配重物。

6.根据权利要求1所述的一种钻孔地下水位测量计，其特征在于，所述配重物的重量为所述浮体测具在水中最大浮力的1/2，所述皮尺重量小于所述浮体测具在水中最大浮力与配重物重量之差的2/3。

7.根据权利要求1所述的一种钻孔地下水位测量计，其特征在于，所述读取部件为“L”型读数指示针，所述读数指示针固定于连杆一端。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种钻孔地下水位测量计，其特征在于，所述浮体测具和/或所述配重物通过铰链与所述皮尺相连接。

9.根据权利要求8所述的一种钻孔地下水位测量计，其特征在于，所述钻孔地下水位测量计还包括直线轴承，所述直线轴承套装在所述连杆上，所述皮尺绕设在所述直线轴承上。

10.根据权利要求9所述的一种钻孔地下水位测量计，其特征在于，所述直线轴承外圈宽度大于所述皮尺宽度的1.5倍。