(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211133919.9 (22)申请日 2022.09.19 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115238526 A (43)申请公布日 2022.10.25 (73)专利权人 山东省地质矿产勘查 开发局八〇 一水文地质工程 地质大队 （山 东 省地矿工程勘察院） 地址 250014 山东省济南市历下区经十路 13632号 (72)发明人 李常锁　林广奇　殷延伟　孙斌　 赵志强　关琴　刘文　毕雯雯　 (74)专利代理 机构 北京中索 知识产权代理有限 公司 11640 专利代理师 刘洁(51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 113/08(2020.01) 审查员 李敏 (54)发明名称 一种用于泉水保护的地下水流场信息化模 拟系统 (57)摘要 本发明公开一种用于泉水保护的地下水流 场信息化模拟系统， 涉及模拟、 检测技术领域， 解 决的技术问题是提高地下水流场信息化模拟， 提 高地下水流场中水速率的多种检测问题， 采用的 技术方案是一种用于泉水保护的地下水流场信 息化模拟系统， 包括水蒸发模拟模块、 水蒸气流 动模拟模块、 大气降水模拟模块、 地下渗漏模拟 模块、 顺岩层流动模拟 模块、 碰撞岩体模拟 模块、 泉水模拟模块、 水蒸发速率检测模块、 流动速率 检测模块、 降水速率检测模块、 渗漏速率检测模 块、 碰撞压强检测模块和喷涌速率检测模块， 本 发明能够提高地下水流场信息化模拟能力， 增强 地下水流场信息化模拟和分析能力。 权利要求书4页 说明书8页 附图3页 CN 115238526 B 2022.12.09 CN 115238526 B 1.一种用于泉水保护的地下水流场信息化模拟系统， 其特征在于： 所述地下水流场信 息化模拟系统包括： 水蒸发模拟模块， 用于模拟泉水吸热蒸发的过程， 所述水蒸发模拟模块的输出端连接 水蒸发速率检测模块的输入端和水蒸气流动模拟模块的输入端； 水蒸气流动模拟模块， 用于模拟水蒸气漂浮流动的过程， 所述水蒸气流动模拟模块的 输出端连接第一 流动速率检测模块的输入端和大气降水模拟模块的输入端； 顺岩层流动模拟模块， 用于模拟雨水沿着顺岩层流动的过程， 所述顺岩层流动模拟模 块的输出端连接第二 流动速率检测模块的输入端和碰撞岩体模拟模块的输入端； 大气降水模拟模块， 用于模拟水蒸气遇冷生成雨水的过程， 所述大气降水模拟模块的 输出端连接降水速率检测模块的输入端和地下渗漏模拟模块的输入端； 地下渗漏模拟模块， 用于模拟雨水渗漏到地下的过程， 所述地下渗漏模拟模块的输出 端连接渗漏速率检测模块的输入端； 碰撞岩体模拟模块， 用于模拟雨水在顺岩层流动 时遇岩体阻挡的过程， 所述碰撞岩体 模拟模块的输出端连接 碰撞压强检测模块的输入端和泉水模拟模块的输入端； 泉水模拟模块， 用于模拟泉水喷涌的过程， 所述泉水模拟模块的输出端连接喷涌速率 检测模块的输入端； 水蒸发速率检测模块， 用于检测水蒸发模拟模块中水蒸发的速率， 所述水蒸发速率检 测模块的输出端连接统计分析模块的输入端； 流动速率检测模块， 用于检测水蒸气流动模拟模块中水蒸气流动的速率， 所述流动速 率检测模块的输出端连接统计分析模块的输入端； 降水速率检测模块， 用于检测大气降水模拟模块中降水的速率， 所述降水速率检测模 块的输出端连接统计分析模块的输入端； 渗漏速率检测模块， 用于检测地下渗漏模拟模块中水渗漏到地下的速率， 所述渗漏速 率检测模块的输出端连接统计分析模块的输入端； 碰撞压强检测模块， 用于检测碰撞岩体模拟模块中岩石受到水碰撞时的压强， 所述渗 漏速率检测模块的输出端连接统计分析模块的输入端； 喷涌速率检测模块， 用于检测泉水模拟模块中水喷涌的速率， 所述喷涌速率检测模块 的输出端连接统计分析模块的输入端； 所述水蒸发速率检测模块包含超声波换能器的输入端连接单脉冲发射电路的输出端， 单脉冲发射电路的输入端连接单片 机电路的输出端， 超声波 换能器的输出端连接可控增益 放大电路的输入端， 可控增 益放大电路的输出端连接单片机电路的输入端， 水液位检测原 理为： 设水位高度为G， 水中超声 波传播速度为C， 两次 回波的间隔时间为t， 则有 G=Ct/2                              （1） 超声波发射频率影响接收信号的强度， 以下 方法计算出最优的发射频率： 设入射角为 1， 接收角为 2， K1， K2为特性阻抗， 反射系数 K为：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115238526 B 2           （2） 透射系数E为                          （3） 设第一层 介质的入射声压为 ， 第一层介质的反射声压为 ， 声波在第i层 介质的声速 为 ， 声波在第i层介质的密度为 ， 第i层介质特性阻抗为： Ki=  *  ， 波数为Mi， 第i层 介质厚度为Hi， 透射到液体内部的声压 幅值为Pnt， 由声波在声波介质中的声波解和在介质 分界面的边界条件得 出传输矩阵公式   （4） 设 为声波从第一层介质到第n层介质的传输矩阵的第一行第一列元素， 为声波反 射回来从第n层 介质到第一层 介质的传输矩阵的第一行第一列元 素， 则：              （5） 总的回波透射系数 为：                          （6） 根据 选取合适的超声波发射频率； 所述流动速率检测模块包括激光器电路输出端连 接稳压恒流驱动电路的输入端， 稳压恒流驱动电路的输出端连接调制及智能控制电路的输 入端， 光电转换电路的输出端连接放大电路的输入端， 放大电路的输出端连接整形电路的 输入端， 放大电路的输出端连接单片机电路的输入端， 采用的算法为： 假设单片机AD采样信号 为X （m） ， 长度为 N， m ， 的DFT为：                （7） 由 ， 得：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115238526 B 3