CN107420100A - 一种分层抽水装置及分层抽水系统 - Google Patents

Abstract

一种分层抽水装置及分层抽水系统，涉及分层抽水技术领域，分层抽水装置的第一隔板、第二隔板和第三隔板将管体分隔成隔水腔和抽水腔，抽水腔与管体外对应的含水层连通，隔水腔内的抽水管开设有透水孔，抽水管与第一隔板、第三隔板之间嵌合，抽水管和第二隔板之间留有过水通道，抽水管上套设有可沿其移动、用于开闭过水通道的软塞。该分层抽水装置适用于多层抽水试验，初始状态下，软塞与第二隔板相嵌合，抽水腔处于密闭状态，需要抽水时，使软塞移动，形成过水通道，抽水腔处于开放抽水状态，从而实现分层抽水的目的。本发明实施例的分层抽水系统经济实用、操作简单。

Description

一种分层抽水装置及分层抽水系统

技术领域

本发明涉及分层抽水技术领域，具体而言，涉及一种分层抽水装置及分层抽水系统。

背景技术

目前，在水文地质调查、矿产勘探、地下水污染评价以及城镇化进程中地下空间的合理开发、基础工程建设等领域，常涉及到多层含水层和区块含水段等复杂储水地质区域。对于不同的含水层，其水位、水质以及各种水文地质参数均不相同，需要通过钻孔分层抽水试验来完成水文地质勘测。

通过施工钻孔实施抽水试验获取不同埋深含水层的水文地质参数主要有两种传统的方法：一种是针对每一个含水层位都施工一眼勘探井，分别进行抽水试验以求取不同含水层水文地质参数；另一种是根据小口径取心地层编录与物探测井数据确定含(隔)水层的深度、厚度及岩性，设计钻孔结构，再采用复杂的施工工艺，分阶段钻井(按层段分级扩孔)，分阶段成井施工(视地层稳定性需要确定下入套管的层次)，分阶段进行抽水试验。上述两种传统方法均存在较多缺点，前者需要施工的井数多，占地面积大，钻探工作量繁重，经济投入大；后者虽然可以在一个井孔中进行分层抽水试验，但需要根据含水层层数进行分段钻井下套管变换口径，再分段成井，钻孔施工工艺复杂，需要较长的施工时间和试验时间，经济投入也大，还容易出现各类钻井事故。例如：申请号为201510517476.7的专利文献提供一种分层抽水方法，该方法首先根据含水层段的数量，将抽水孔分成相应的n段，并进行分级扩孔，然后在抽水孔的第1至第(n-1)段内部下入防水管进行隔离止水，在抽水孔第n段内下入第n抽水管进行抽水，抽水成功后，拔出第n抽水管，将抽水孔第n段从孔底开始用水泥浆封闭；至此，抽水孔第n段的抽水试验完成。虽然该方法可以减少防水管对抽水孔孔壁的扰动，避免因抽水孔坍塌导致的抽水试验失败，然而，由于钻孔需要分级扩孔，钻探工作量繁重，而且，抽水试验层只能由底层向上进行，并且每层试验完还需进行水泥浆封闭，工作量大。申请号为201420003791.9的专利文献公开一种分层抽水装置，其操作简单，仅需钻杆的上下运动来控制上下两层的抽水状态，达到分层抽水目的。然而，该分层抽水只能对含水层为2层的地质区域，应用受限。

因此，设计一种经济实用、操作简单、可靠的分层抽水装置，有着重大的工程意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分层抽水装置，其适用于多层抽水试验，通过在每一含水层所设置的简易开闭阀控制装置，来控制该含水层的开放抽水状态与封闭状态，从而实现分层抽水的目的。

本发明的另一目的在于提供一种分层抽水系统，其经济实用、操作简单。

本发明的实施例是这样实现的：

一种分层抽水装置，其包括管体，同向设置于管体内的抽水管，以及由上至下设置于管体内、且与含水层一一对应的抽水单元，每个抽水单元包括由上至下固定于管体内、且套设于抽水管上的第一隔板、第二隔板和第三隔板，第一隔板、第二隔板和第三隔板将管体分隔成隔水腔和抽水腔，抽水腔与管体外对应的含水层连通，隔水腔内的抽水管开设有透水孔，抽水管与第一隔板、第三隔板之间嵌合，抽水管和第二隔板之间留有过水通道，抽水管上套设有可沿其移动、用于开闭过水通道的软塞。

在本发明较佳的实施例中，上述管体包括抽水井壁，抽水井壁对应抽水腔的部分开设有若干透水通道，抽水井壁对应抽水腔的部分套设有可透水的环形过滤器，抽水井壁未设置环形过滤器的部分套设有可充气的环形橡皮囊。

在本发明较佳的实施例中，上述透水通道环向均匀布置，环形过滤器为内有填充物的无纺布环柱，填充物为级配砂、砂石或石。

在本发明较佳的实施例中，上述抽水管穿过第二隔板的部分粘贴有第一密封圈，软塞紧贴套设于第一密封圈上，可由外力沿抽水管上下移动。

在本发明较佳的实施例中，上述分层抽水装置还包括固定于抽水管的推动阀，推动阀的内置活塞与软塞之间固定有钢杆，活塞可移动并带动软塞移动。

在本发明较佳的实施例中，上述推动阀为气压推动阀，分层抽水装置还包括用于往气压推动阀充气的充气管道，充气管道位于抽水管内，且一端与气动推动阀连接，另一端伸出管体。

在本发明较佳的实施例中，上述分层抽水装置还包括固定于抽水管的固定环，固定环与软塞之间固定有弹簧。

在本发明较佳的实施例中，上述固定环位于软塞下方20～40cm处，推动阀位于固定环下方5～10cm处，推动阀内壁设有第二密封圈。

在本发明较佳的实施例中，上述过水通道和软塞为圆台形或倒圆台形，软塞可与过水通道相嵌合。

一种分层抽水系统，其包括上述的分层抽水装置。

本发明实施例的有益效果是：本发明实施例的分层抽水装置包括管体，同向设置于管体内的抽水管，以及由上至下设置于管体内、且与含水层一一对应的抽水单元，每个抽水单元包括由上至下固定于管体内、且套设于抽水管上的第一隔板、第二隔板和第三隔板，第一隔板、第二隔板和第三隔板将管体分隔成隔水腔和抽水腔，抽水腔与管体外对应的含水层连通，隔水腔内的抽水管开设有透水孔，抽水管与第一隔板、第三隔板之间嵌合，抽水管和第二隔板之间留有过水通道，抽水管上套设有可沿其移动、用于开闭过水通道的软塞。该分层抽水装置适用于多层抽水试验，初始状态下，软塞与第二隔板相嵌合，抽水腔处于密闭状态，需要抽水时，使软塞移动，形成过水通道，抽水腔处于开放抽水状态，从而实现分层抽水的目的。本发明实施例的分层抽水系统经济实用、操作简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的一种分层抽水装置的结构示意图；

图2为图1去除所有隔板和软塞后的俯视图；

图3为本发明第二实施例提供的一种分层抽水装置的结构示意图；

图4为图3去除所有隔板和软塞后的俯视图。

图标：100-分层抽水装置；110-管体；111-抽水井壁；112-透水通道；113-环形过滤器；114-环形橡皮囊；121-第一隔板；122-第二隔板；123-第三隔板；124-隔水腔；125-抽水腔；126-过水通道；131-软塞；132-第一密封圈；133-推动阀；134-钢杆；135-固定环；136-弹簧；137-充气管道；138-第二密封圈；139-活塞；141-抽水管；142-透水孔；143-水泵；200-分层抽水装置；210-管体；214-环形橡皮囊；221-密闭腔；222-第二隔板；226-过水通道；231-软塞；233-推动阀；234-钢杆；239-活塞。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1和图2所示，本实施例提供一种分层抽水装置100，其由用于分层透水的分层透水装置、用于切换密闭状态和开放抽水状态的开闭阀控制装置和用于抽水的抽水装置构成。分层透水装置包括管体110，以及由上至下设置于管体110内、且与含水层一一对应的抽水单元。抽水装置包括同向设置于管体110内的抽水管141，以及用于提供动力的水泵143，水泵143与抽水管141连接。其中，每个抽水单元包括由上至下固定于管体110内、且套设于抽水管141上的第一隔板121、第二隔板122和第三隔板123，第一隔板121、第二隔板122和第三隔板123将管体110分隔成隔水腔124和抽水腔125，抽水腔125与管体110外对应的含水层连通。隔水腔124内的抽水管141开设有透水孔142，抽水管141与第一隔板121、第三隔板123之间嵌合，抽水管141和第二隔板122之间留有过水通道126。开闭阀控制装置包括套设于抽水管141上可沿其移动、用于开闭过水通道126的软塞131。当开闭阀控制装置控制软塞131移动至关闭过水通道126，抽水腔125处于密闭状态，含水层的水进入抽水腔125；当开闭阀控制装置控制软塞131移动至打开过水通道126，抽水腔125处于开放抽水状态，通过水泵143提供动力，使抽水腔125内的水经由过水通道126，由隔水腔124内的抽水管141上的透水孔142进入抽水管141内，最后被抽出，实现分层抽水的目的。

本实施例中，分层抽水装置100包括由上至下相邻设置的5个抽水单元，每个含水层均对应一个抽水单元，以便控制每一含水层的抽水试验。位于上方的抽水单元的第三隔板123同时作为邻近下方的抽水单元的第一隔板121，即位于上方的抽水单元的抽水腔125与邻近下方的抽水单元的隔水腔124被第三隔板123隔开。

本实施例中，软塞131为软橡胶塞；第一隔板121、第二隔板122和第三隔板123均为不透水隔板；过水通道126为圆台形，软塞131为圆台形，软塞131与过水通道126相嵌合，软塞131可移动至第二隔板122下方。

本实施例中，管体110包括抽水井壁111，抽水井壁111对应抽水腔125的部分开设有若干透水通道112，抽水井壁111对应抽水腔125的部分套设有可透水的环形过滤器113，抽水井壁111未设置环形过滤器113的部分套设有可充气的环形橡皮囊114，一般是在抽水井壁111对应隔水腔124的部分套设环形橡皮囊114，第一隔板121顶面与环形橡皮囊114的顶面齐平，第二隔板122底面与环形橡皮囊114的底面、环形过滤器113的顶面齐平，第三隔板123顶面与环形过滤器113的底面齐平。透水通道112环向均匀布置，环形过滤器113为内有填充物的无纺布环柱，填充物为级配砂、砂石或石，以满足不同工程需要。由于土体侧压力，环形过滤器113与抽水井壁111环向紧密接触，且环形过滤器113与透水通道112连通，实现透水性；通过控制环形橡皮囊114的充气气压，使得环形橡皮囊114与抽水井壁111环向紧密接触，且与环形过滤器113竖向紧密接触，实现良好的止水性，采用膨胀橡胶作为止水材料，通过控制充气气压来实现良好的止水目的，高效环保，克服传统材料止水难的缺点。管体110的透水性与止水性相结合，最终达到分层透水的目的。该分层抽水装置100的外径均匀，所需钻孔结构简单，只需钻一抽水孔即可，一径到底，经济实用，推广性极强。

本实施例中，开闭阀控制装置还包括环向固定于第二隔板122下方的抽水管141的推动阀133、固定环135，推动阀133为气压推动阀133，包括用于往气压推动阀133充气的充气管道137，推动阀133的内置活塞139与软塞131之间固定有钢杆134，活塞139可移动带动软塞131移动；固定环135与软塞131之间固定有弹簧136；充气管道137位于抽水管141内，且一端与气动推动阀133连接，另一端伸出管体110。初始状态下，气压推动阀133未充气，弹簧136处于压缩状态，推动软塞131向上移动，并与第二隔板122相嵌合，抽水腔125处于密闭状态；当充气管道137向气压推动阀133内充气时，高压气推动活塞139向下移动，同时由连接的钢杆134带动软橡胶塞向下移动，并压缩弹簧136，使得软塞131离开第二隔板122，形成过水通道126，此时抽水腔125处于开放抽水状态。开闭阀控制装置通过对气压推动阀133是否充气来控制含水层对应的抽水腔125的抽水状态，操作简单。且开闭阀控制装置运动很平稳，不会对设置分层抽水装置100的抽水孔孔壁造成扰动，有效避免因抽水孔坍塌导致的抽水试验失败，大大提高抽水试验的成功率。

本实施例中，抽水管141穿过第二隔板122的部分环向粘贴有第一密封圈132，第一密封圈132布置于第一隔板121的顶面以上至第一隔板121的底面下50cm以下的范围内，软塞131紧贴套设于第一密封圈132上，可由外力沿抽水管141上下移动。固定环135位于软塞131下方20～40cm处，推动阀133位于固定环135下方5～10cm处，推动阀133内壁设有第二密封圈138，以保证活塞139移动时，推动阀133的密闭性。透水孔142位于第二隔板122上方30～80cm范围内环向均匀布置。

分层抽水装置100的工作过程是：

(1)根据工程的需要或抽水试验的要求，安置该分层抽水装置100，使每个含水层均对应一个抽水单元，每个含水层与对应抽水单元的抽水腔125连通。

(2)初始状态下，所有抽水单元由于处于压缩状态的弹簧136的推力，软塞131与第二隔板122嵌合，所有抽水腔125均处于闭合状态。

(3)当需要对某一含水层进行抽水试验时，调节对应开闭阀控制装置，即通过充气管道137向气压推动阀133内充高压气，高压气推动活塞139向下移动，同时由连接的钢杆134带动软塞131向下移动，并压缩弹簧136，使得软塞131与第二隔板122之间张开，形成过水通道126，使得对应的抽水腔125处于开放抽水状态。

(4)通过水泵143提供动力，使处于开放抽水状态的抽水腔125的水，经由过水通道126、透水孔142、抽水管141排出。

第二实施例

请参照图3和图4所示，本实施例提供一种分层抽水装置200，其包括管体210，同向设置于管体210内的抽水管141，用于提供动力的水泵143，以及由上至下设置于管体210内、且与含水层一一对应的抽水单元，水泵143与抽水管141连接。其中，每个抽水单元包括由上至下固定于管体210内、且套设于抽水管141上的第一隔板121、第二隔板222和第三隔板123，第一隔板121、第二隔板222和第三隔板123将管体210分隔成隔水腔124和抽水腔125，抽水腔125与管体210外对应的含水层连通。隔水腔124内的抽水管141开设有透水孔142，抽水管141与第一隔板121、第三隔板123之间嵌合，抽水管141和第二隔板222之间留有过水通道226。抽水管141上套设有可沿其移动、用于开闭过水通道226的软塞231，以及用于控制所述软塞231移动的开闭阀控制装置。当开闭阀控制装置控制软塞231移动至关闭过水通道226，抽水腔125处于密闭状态，含水层的水进入抽水腔125；当开闭阀控制装置控制软塞231移动至打开过水通道226，抽水腔125处于开放抽水状态，通过水泵143提供动力，使抽水腔125内的水经由过水通道226，由隔水腔124内的抽水管141上的透水孔142进入抽水管141内，最后被抽出，实现分层抽水的目的。

本实施例中，分层抽水装置200包括由上至下间隔设置的3个抽水单元，每个含水层均对应一个抽水单元，以便控制每一含水层的抽水试验。位于上方的抽水单元的第三隔板123与邻近下方的抽水单元的第一隔板121之间相隔一定距离，且二者之间形成一个密闭腔221。

本实施例中，软塞231为倒圆台形，过水通道226为倒圆台形，软塞231与过水通道226相嵌合，软塞231可移动至第二隔板222上方。

本实施例中，管体210包括抽水井壁111，抽水井壁111对应抽水腔125的部分开设有若干透水通道112，抽水井壁111对应抽水腔125的部分套设有可透水的环形过滤器113，抽水井壁111未设置环形过滤器113的部分套设有可充气的环形橡皮囊214。透水通道112环向均匀布置，环形过滤器113为内有填充物的无纺布环柱，填充物为级配砂、砂石或石，以满足不同工程需要。

本实施例中，开闭阀控制装置还包括环向固定于第二隔板222上方的抽水管141的推动阀233，推动阀233为气压推动阀233，还包括用于往气压推动阀233充气的充气管道137，推动阀233的内置活塞239与软塞231之间固定有钢杆234，活塞239可移动带动软塞231移动。初始状态下，气压推动阀233未充气，软塞231在重力作用下向下移动，并与第二隔板222相嵌合，抽水腔125处于密闭状态；当通过充气管道137向气压推动阀233内充气时，高压气推动活塞239向上移动，同时由连接的钢杆234带动软橡胶塞向上移动，使得软塞231离开第二隔板222，形成过水通道226，此时抽水腔125处于开放抽水状态。

本实施例中，抽水管141穿过第二隔板222的部分环向粘贴有第一密封圈132，软塞231紧贴套设于第一密封圈132上，可由外力沿抽水管141上下移动。推动阀233内壁设有第二密封圈138，以保证活塞239移动时，推动阀233的密闭性。

综上所述，本发明的分层抽水装置适用于多层抽水试验，通过在每一含水层所设置的简易开闭阀控制装置，来控制该含水层的开放抽水状态与封闭状态，从而实现分层抽水的目的；本发明的分层抽水系统，其经济实用、操作简单。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分层抽水装置，其特征在于，其包括管体，同向设置于所述管体内的抽水管，以及由上至下设置于所述管体内、且与含水层一一对应的抽水单元，每个所述抽水单元包括由上至下固定于所述管体内、且套设于所述抽水管上的第一隔板、第二隔板和第三隔板，所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板将所述管体分隔成隔水腔和抽水腔，所述抽水腔与所述管体外对应的含水层连通，所述隔水腔内的抽水管开设有透水孔，所述抽水管与第一隔板、所述第三隔板之间嵌合，所述抽水管和所述第二隔板之间留有过水通道，所述抽水管上套设有可沿其移动、用于开闭所述过水通道的软塞。

2.根据权利要求1所述的分层抽水装置，其特征在于，所述管体包括抽水井壁，所述抽水井壁对应抽水腔的部分开设有若干透水通道，所述抽水井壁对应抽水腔的部分套设有可透水的环形过滤器，所述抽水井壁未设置环形过滤器的部分套设有可充气的环形橡皮囊。

3.根据权利要求2所述的分层抽水装置，其特征在于，所述透水通道环向均匀布置，所述环形过滤器为内有填充物的无纺布环柱，所述填充物为级配砂、砂石或石。

4.根据权利要求1所述的分层抽水装置，其特征在于，所述抽水管穿过所述第二隔板的部分粘贴有第一密封圈，所述软塞紧贴套设于所述第一密封圈上，可由外力沿抽水管上下移动。

5.根据权利要求1所述的分层抽水装置，其特征在于，所述分层抽水装置还包括固定于抽水管的推动阀，所述推动阀的内置活塞与所述软塞之间固定有钢杆，所述活塞可移动并带动所述软塞移动。

6.根据权利要求5所述的分层抽水装置，其特征在于，所述推动阀为气压推动阀，所述分层抽水装置还包括用于往所述气压推动阀充气的充气管道，所述充气管道位于所述抽水管内，且一端与气动推动阀连接，另一端伸出管体。

7.根据权利要求5所述的分层抽水装置，其特征在于，所述分层抽水装置还包括固定于抽水管的固定环，所述固定环与所述软塞之间固定有弹簧。

8.根据权利要求7所述的分层抽水装置，其特征在于，所述固定环位于所述软塞下方20～40cm处，所述推动阀位于固定环下方5～10cm处，所述推动阀内壁设有第二密封圈。

9.根据权利要求1所述的分层抽水装置，其特征在于，所述过水通道和所述软塞为圆台形或倒圆台形，所述软塞可与所述过水通道相嵌合。

10.一种分层抽水系统，其特征在于，其包括如权利要求1至9中任一项所述的分层抽水装置。