实时监测海水入侵-地下水位-土壤盐渍化的系统及方法，包括上位机、带有GPRS模块的采集发射装置和由可插拔尼龙模块及其之间的铜电极环构成的电阻率测量装置；每个铜电极环通过导线与采集发射装置内的中央控制单元连接。其监测方法包括在海滨地区选取样点；测定样点土样在海水饱和、淡水饱和及含盐量为0.3％时的电阻率作为预警阈值；当电阻率测量装置底部、中部或上部分别达到上述阈值时发出警报。本发明专利技术应用广泛、使用方便，可以根据监测目的进行组合以降低成本，通过远程传输数据实现动态原位实时监测，垂向测量一定深度的电阻率实现了远程、原位、实时、自动化的同步监测，对于研究海水入侵-地下水位-土壤盐渍化有着重要意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于自然灾害监测预警领域。
技术介绍
海水入侵，是由于陆地地下淡水水位下降而引起的海水浸染地下淡水层的一种环境地质恶化现象。海水入侵过程中盐分通过毛细作用力积聚到土壤表层就会造成土壤盐渍化。当地下水位比较浅，大量的水分蒸发导致盐分在土壤中积聚，也可导致土壤的盐渍化。 海水入侵的过程、土壤盐渍的过程，经常伴随着地下水位的变化。三者的产生与发展过程都相互影响，密不可分。发生海水入侵和土壤盐渍化后会造成水质恶化，灌溉用水源地减少、 土壤生态系统失衡，耕地资源退化，自然生态环境恶化，从而影响工农业生产以及人口素质和社会稳定。目前对于海水入侵、地下水位、土壤盐渍化的监测多为单目的性监测，即一种方法只能监测上述三种现象中的一种，而不能同时监测三个指标。海水入侵常见的监测方法有 水化学样品采集与实验室分析法，图像处理法与同位素法以及时域电阻率成像法，实验室分析法的实效性比较差，受限因素也比较多，图像处理法和同位素法的缺点在于其污染了海水，造成二次污染，时域电阻率成像法的技术要求高，操作复杂。地下水位常见的监测方法有设置监测井利用测绳和电表进行人工监测或者利用雷达遥感数据监测。利用监测井监测地下水位的方法效率低、误差大、时效性差，而采用雷达遥感数据监测造价高，较多的用于大范围地区的连续监测。土壤盐渍化的常规监测方法有包含遥感法和离子色谱法。 遥感法具有监测滞后性，无法进行实时监测；离子色谱法适用性差，仅适用于实验室监测。海水入侵-地下水位-土壤盐渍化三者的发生相互影响，密切相关，然而对于三者的同步监测还少有研究。一种能够原位同步对于实时监测及时防控自然灾害有着重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种，以克服现有技术的不足。本专利技术技术方案是通过远程、原位、实时、自动地测量土壤一定范围内的电阻率值，根据土壤不同深度电阻率的实时变动判断海水入侵，地下水位和土壤盐渍化是否发生， 从而实现三者的原位同步实时自动监测。具体是铸造规格尺寸一定可插拔的尼龙模块以及铜电极环，将其插接组成电阻率测量装置，电阻率测量装置的电极铜环与采集发射装置通过导线相连接，形成现场采集发射装置。现场采集发射装置实时采集土壤中垂向的电阻率， 并将信号发射至远程接收分析装置。根据土壤不同深度电阻率的实时变化以及发生海水入侵，地下水位变动和土壤盐渍化的电阻率预警阈值，由软件分析判断三者是否发生，从而原位同步实时监测海水入侵-地下水位-土壤盐渍化过程。一种实时监测海水入侵-地下水位-土壤盐渍化的系统，包括带有信号接收器的上位机，其特征在于还包括底部和顶部分别设有锥头和采集发射装置的电阻率测量装置； 所述的电阻率测量装置包括至少5个中空的可插拔的圆筒状尼龙模块和夹在相邻两个尼龙模块对接缝内的铜电极环；所述的采集发射装置包括通过导线与每个铜电极环连接的内含控制程序的中央控制单元，和与中央控制单元相连的带有发射天线的GPRS模块。上述电阻率测量装置由5 201个中空的可插拔的尼龙模块和夹在相邻两个尼龙模块的对接缝内的铜电极环插接而成。为了保证电极之间的间距一致，使测量位置与高程的换算更加方便，每个铜电极环的厚度相同，为0. 5 1mm。为了便于组装并有利于贯入，上述可插拔的尼龙模块可以套置在1根或2根承力轴上，承力轴表面可以带有螺纹，且管腔内浇筑有硫化橡胶，而使尼龙模块、铜电极环以及导线成为整体。GPRS模块是在900MHz/1800MHz网络环境下的，天线为GSM天线。所述的上位机作为远程接收分析装置，内含客户端服务程序。一种利用上述监测系统原位同步实时监测海水入侵-地下水位-土壤盐渍化的方法，包括(1)在海滨地区选取样点；其特征在于还包括以下步骤(2)对上述样点取土样，测定该土样在海水饱和、淡水饱和以及含盐量为0. 3%时的电阻率，作为电阻率测量装置底部、中部和上部的监测预警阈值；(3)将铜电极环与尼龙模块相互插接而构成电阻率测量装置；(4)在样点处垂直贯入电阻率测量装置；(5)通过上位机客户端服务程序设置采集参数，并启动实时自动监测；(6)通过GPRS模块将电阻率信号实时传至上位机；(7)上位机经信号接收器接收原位传输的实时电阻率信号，上位机的客户端服务程序根据电阻率测量装置底部、中部和上部预设的预警阈值，在发生海水入侵，地下水位变动时以及盐渍化时自动监测报警。步骤1中，需要对滨海地区进行风险勘查评估，以了解样点的地质条件，土壤类型等，尤其是样点的土壤电学性质，决定电阻率测量装置的规格与数目。步骤2中，在发生海水入侵时，咸淡水交界面的楔形体会伴随海水入侵而不断迁移至含水层底部，因此含水层底部初咸淡水交界面处采集的电阻率数据会有明显的差异， 同样地下水位变动处，也存在着淡水饱和土与淡水非饱和土电阻率差异的界面，盐渍化位置存在着含盐量为0. 3%这样一个界限值，因此测量海水饱和土壤、淡水饱和土壤，以及含盐量为0. 3%的土壤的电阻率，分别作为电阻率测量装置底部判断海水入侵，中部判断地下水位以及上部判断土壤盐渍化的标准。步骤3中，将尼龙模块进行插接，每两个尼龙模块对接缝内夹一个铜电极环，每个铜电极环引出导线从尼龙模块组成的管内通过与中央控制单元连接，管内可以插有1或2 根承力轴，再将管内浇注硫化橡胶，形成电阻率测量装置，在其下部插接锥头，在其上部插接采集发射装置形成现场采集发射装置。上述尼龙模块的数量、高度与内外直径可分别在5 201个、5 100mm、20 60mm 和30 70mm范围内选取；尼龙模块可以通过模具采用尼龙浇注的方法制作。上述铜电极环厚度为0. 5mm ；外径31 71mm，需略大于尼龙模块的外径以便使铜电极环露出；内径27 67mm，需大于尼龙模块的内径从而可以夹在两个尼龙模块对接缝内。步骤4中，根据步骤1中调查的样点情况垂直贯入相应数量的电阻率测量装置，其中贯入方式为液压贯入。步骤5中，采集参数包括采集频率和铜电极环测量的起始位置，并根据样点的地质条件将电阻率测量装置的底部、中部和上部设置成分别作为海水入侵、地下水位以及土壤盐渍化的监测预警位置，启动实时自动监测之后，电阻率测量装置开始实时连续采集土壤电阻率。监测位置的设定是根据样点的地质条件而定，海水入侵的监测位置设置在淡水含水层底部，地下水位设置在含水层区域内，土壤盐渍化监测位置设置在土壤表层位置。步骤7中，上位机动态同步监测海水入侵、地下水位、土壤盐渍化的发生过程是根据三者发生的位置不同且各自监测阈值不同。当开始发生海水入侵且侵入到含水层底部时，电阻率测量装置的底部位置处于咸淡水交界面楔形体运移的范围内，因此当该监测位置到达其预警阈值即海水饱和时，上位机首先发出在此处出现海水入侵的警报。地下水位变化一般在含水层范围内变动，地下水位处的土壤下部为淡水饱和土， 上部为非饱和土，两者的电阻率存在差异，所以当地下水位变动时，电阻率测量装置中部的电阻率数据会存在一个突变值，这个突变值会随着地下水位的变动而出现在电阻率测量装置中部的不同位置，当电阻率测量装置中部有铜电极环出现了达到淡水饱和土的电阻率值的阈值而产生电阻率突变时，上位机根据该铜电极环的深度判断地下水位的实时位置。土壤盐渍化指盐分在土壤表层积聚，当电阻率测量装置上部周围土壤发生盐渍化时，此处土壤为含本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种实时监测海水入侵－地下水位－土壤盐渍化的系统，包括带有信号接收器（１１）的上位机（１２），其特征在于还包括底部和顶部分别设有锥头（１）和采集发射装置（１０）的电阻率测量装置（９）；所述的电阻率测量装置（９）包括至少５个中空的可插拔的圆筒状尼龙模块（３）和夹在相邻两个尼龙模块（３）对接缝内的铜电极环（２）；所述的采集发射装置（１０）包括通过导线（４）与每个铜电极环（２）连接的内含控制程序的中央控制单元（５），和与中央控制单元（５）相连的带有发射天线（７）的ＧＰＲＳ模块（６）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾永刚，付腾飞，单红仙，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：95
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