多深度地下水监测系统|香港大学水文地质研究组前往台湾安装多深度地下水监测系统

背景

香港大学水文地质研究组经过十余年的潜心研发与技术改进，成功开发了两款地下水监测系统。研究组首先开发了冲压式多孔多深度地下水监测系统(HKU Drive-in Multi-Depth Sampling System)，服务于海陆界面和地表地下水交互界面的研究。而后，研究组改进开发了高分辨率的多深度地下水监测系统(HKU Mutil-Depth Monitoring & Sampling System)，应用于三角洲地下水系统演化、边坡稳定性等方向的研究。目前，研究组借助两款地下水监测系统已在Science Advances、Geology、Water Resources Research、Water Research、Journal of Hydrology等Top期刊发表了近20项研究成果。

2024年11月26日-29日，香港大学水文地质研究组与台湾中央大学董家均教授课题组密切合作，成功在阳明交通大学校园内井深为40米的钻孔中安装了18个深度的地下水监测系统，用于边坡稳定性的监测与研究。

多深度地下水监测系统简介

该系统由入口单元、固定单元、止水单元、PVC测压管和保护单元等组成。其中，止水单元、PVC测压管和保护单元为通用模块，入口单元和固定单元可根据需求量身定制。该系统通过采用3D打印技术、通用密封件等先进工艺，具有制造成本低、可灵活定制用途广泛等优点。

安装前准备

前往台湾之前，双方课题组通过调研当地市场常用PVC管的尺寸、施工钻井套管尺寸，综合地质与地层信息、研究目的，确定了监测井的深度（40米）和监测深度数目（18个）。香港大学水文地质研究组据此需求定制了入口单元与固定单元，测试无误后寄往台湾。

现场施工

前往台湾后，首先达到施工场地查看了场地情况，核查了各物资准备情况，商议多深度地下水监测井的安装计划。

施工钻井与多深度地下水监测系统组装同步进行。组装步骤为：

1.编目入口单元和固定单元，便于后续组装；

2.组装PVC测压管和固定单元，PVC测压管平放于地面便于组装；

3.组装外层PVC管与固定好的PVC测压管并调整PVC管长度；

4.组装PVC管与入口单元，并用螺丝固定；

5.在入口单元前后适当位置安装止水单元，并依次摆放。

施工成井后，使用钻井设备（或手动）按照顺序垂直地下放组装好的监测系统，并用螺丝固定各接口位置，安装时需要2-3人密切配合。成井后，注意做好监测井的保护，就大功告成了！

研究案例介绍

Case_1: HKU Drive-in Multi-Depth Sampling System in Tolo Harbour beach, HK

香港大学水文地质研究组在香港吐露港的汀角红树林沙滩和盐田仔沙滩安装了冲压式多孔多深度地下水监测系统，用于陆海界面关键过程的研究，包括碳氮磷循环过程、铁地球化学过程、镭同位素反应迁移过程、海底地下水排泄以及伴随的物质通量等。介绍相关技术的文章发表于Groundwater期刊，相关研究成果发表于Water Resources Research (2)、Applied Geochemistry、Journal of Geophysical Research: Biogeosciences、Journal of Geophysical Research: Oceans、Hydrogeology Journal、Journal of Hydrology、Science of the Total Environment和Water Research (2)、Journal of Hazardous Materials (2).

Case_2: HKU Multi-Depth Monitoring & Sampling System in PRD, Guangdong Province

香港大学水文地质研究组于2019年在珠江三角洲弱透水层-含水层地下水系统安装了高分辨多深度地下水监测系统，研究了古沉积环境下珠江三角洲系统内的地下水动力学和地下水化学演化问题。相关研究成果陆续发表于Geology、Journal of Hydrology、Science Advances、Science of the Total Environment等期刊。