CN108827717A - 一种地下水水位测量和定深取样的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地下水水位测量和定深取样的装置及方法，属于地下水监测技术领域。技术方案是：将装置下放至深井或钻孔中，当测盅（3）触碰到水面发出撞击声时，记录水位埋深数据；将装置继续下行至预设取样深度米数，此时，依靠水压力将可调节式取样瓶盖（4）压开，水通过瓶口（8）进入到取样瓶内，当取样瓶内的水进满以后，拉动测绳（1），当取样瓶内外无压力差，可调节式取样瓶盖依靠反弹折页（10）向上运动，直至瓶口盖板卡片（12）将可调节式取样瓶盖挡住，可调节式取样瓶盖复位完成。本发明价格低廉、能够用于钻孔、探采结合井、监测井等各种地下水深井，且取样过程操作简便、便于携带、便于维护。

Description

一种地下水水位测量和定深取样的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种地下水水位测量和定深取样的装置及方法，属于地下水监测技术领域。

背景技术

河北省是我国地下水利用率最高的地区之一，因地下水开采引发的各类地质环境问题如地面沉降、地下水污染、土壤盐碱化、海水入侵等问题十分突出，为更好的监控地下水水位、水质等动态变化，国家和省级各部门建设了各类地下水监测站点，仅国土部门就达到3000多个。由于地下水监测点数量很多，采样器具选用是否合适等问题，关系到地下水水质检测结果的质量和效率。

目前，公知的地下水取样器种类繁多，不同目的和不同条件下，地下水取样器的结构和工作原理各异，这就造成不同取样器使用条件受到一定限制。例如，目前，采样工具还普遍使用提桶式采样器，该方法操作简单，但只能对表层水进行采样，无法达到采取不同深度水样的要求。此外，高压泵、潜水泵抽水等取样方式也较普遍，但需要相应电力设备，造价高、维护费用高，在一些偏远地区常常无法实现，给采样工作带来麻烦。

因此，针对地下水监测点数量多、分布广、分布不均的特点，需要研制一种既携带方便、操作简便、又能满足不同深度和水位取水要求的采样器，十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种水位测量和定深取样的装置及方法，携带方便、操作简便，既能完成水位测量，又能满足不同深度和水位取水要求，解决背景技术存在的上述问题。

本发明的技术方案是：

一种地下水水位测量和定深取样的装置，包含测绳、取样仓、测盅、可调节式取样瓶盖、取样瓶、连接合页、锁紧扣、提手和取样仓卡板，所述取样瓶由瓶身和瓶颈组成，瓶颈的顶端设有瓶口，瓶颈底端和瓶身顶端相互连接形成一体结构，瓶颈外表面设有外螺纹；取样仓为顶端开口的桶形结构，匹配套设在瓶身外，取样仓的底部外面设有测盅；取样仓卡板至少为一个，取样仓卡板通过连接合页转动设置在取样仓顶端，取样仓卡板的外端部和取样仓的顶端外侧之间设有锁紧扣，取样仓卡板通过锁紧扣卡扣在瓶身和瓶颈的连接处；提手由提柄和两个提手臂组成，两个提手臂分别对称设置在取样仓的顶端两侧，提柄垂直设置在两个提手臂之间，测绳连接在提手的提柄上；

所述可调节式取样瓶盖由瓶盖本体、瓶口盖板、取样瓶盖压力调节装置、反弹折页和瓶口盖板卡片组成，所述瓶盖本体为上下开口的圆筒形结构，圆筒形结构的内部设有内螺纹，与瓶颈的外螺纹匹配连接，圆筒形结构的顶端设有向内延伸的圆环形凸台，瓶颈的内壁与圆环形凸台的内壁平齐；瓶口盖板为圆形盖板，匹配设置在圆环形凸台内，瓶口盖板的底部通过反弹折页与圆环形凸台一侧的内壁相连接，圆环形凸台的另一侧设有取样瓶盖压力调节装置和瓶口盖板卡片，瓶口盖板卡片的一端固定在圆环形凸台上方，另一端伸出圆环形凸台外，压在瓶口盖板上方；

所述取样瓶盖压力调节装置包含取样瓶盖压力调节控制板、控制弹簧、弹簧强度调节杆、可伸缩触发杆、滑道和锁紧螺母，瓶盖本体的圆环形凸台上端面设有矩形槽，取样瓶盖压力调节控制板匹配设置在矩形槽上方，盖压力调节控制板中部设有滑道，取样瓶盖压力调节控制板的上端面设有水深度刻度，刻度位于滑道的侧面；弹簧强度调节杆垂直设置在滑道内，弹簧强度调节杆顶端与取样瓶盖压力调节控制板之间设有锁紧螺母，弹簧强度调节杆底端与控制弹簧尾端相连接，控制弹簧设置在矩形槽内，控制弹簧首端卡设在矩形槽内，可伸缩触发杆贯穿设置在控制弹簧内，并与控制弹簧连接，可伸缩触发杆的首端穿出矩形槽后伸入到瓶盖本体内部，位于瓶口盖板的下方。

所述取样仓卡板为两个，对称设置在取样仓顶端两侧。

所述圆环形凸台的内径与瓶口盖板的外径、瓶口的内径相同。

所述测绳上设有刻度。

所述可伸缩触发杆的首端为半圆球状，穿过圆环形凸台的内壁，半圆球状的可伸缩触发杆首端卡在瓶口盖板的下端。

所述一个取样瓶可以匹配多个取样仓，每个取样仓重量不同，整体重量不同，以适应不同的水深测量及取样；保持取样仓形状结构不变，通过调整取样仓的仓底厚度，来调节取样仓整体重量。

所述连接合页、锁紧扣和反弹折页等，均为公知公用的部件，连接合页为普通的合页，反弹折页为铰轴带卡簧的合页，锁紧扣由挂钩、挂环和扳手构成，扳手与挂环连接，向上搬动扳手，挂环挂在挂钩上，向下搬动扳手，锁紧；再次向上搬动扳手，将挂环从挂钩中取出，打开锁紧扣。

一种地下水水位测量和定深取样的方法，采用上述装置，步骤如下：

①在滑道上滑动弹簧强度调节杆，带动控制弹簧压缩与伸展，当弹簧强度调节杆到达取样瓶盖压力调节控制板上的预设深度刻度时(此时控制弹簧的弹簧强度与相应深度水压力相匹配)，拧紧锁紧螺母，将弹簧强度调节杆固定；

②将取样仓上的取样仓卡板打开，然后将可调节式取样瓶盖旋入取样瓶的瓶颈上，共同放入取样仓中，扳动锁紧扣，通过取样仓卡板将取样瓶固定在取样仓内，将测绳连接在提手的提柄上；

③操作人员握住测绳的一端，将取样仓下放至深井或钻孔中，当测盅触碰到水面发出撞击声时，记录水位数据，完成水位测量；

④而后，操作人员将取样仓继续下行，进入地下水，地下水对瓶口盖板施加压力，由于瓶口盖板下面可伸缩触发杆阻挡和反弹折页的作用，瓶口盖板不打开；取样仓至预设的取样深度，此时，地下水压力推动瓶口盖板克服控制弹簧弹力和反弹折页的弹力，将可伸缩触发杆压回，瓶口盖板向内打开，地下水通过瓶口进入到取样瓶内，进行取样；取样瓶内的水进满以后，取样瓶内外无压力差，瓶口盖板依靠反弹折页向上运动；直至瓶口盖板卡片将瓶口盖板挡住，瓶口盖板复位完成；

⑤向上拉动测绳，将取样仓取回，打开锁紧扣，翻转瓶口盖板卡片，将取样瓶从取样仓中取出，取样完成。

本发明有如下特点：

1、测盅与取样仓组合一起，实现在取样的同时进行水位测量的功能；2、通过调节可调节式取样瓶盖上的取样瓶盖压力调节装置的受压强度，实现水面以下定深取样功能；3、利用设有反弹折页的瓶口盖板，实现取样结束后瓶口盖板的自动闭合，以避免所采水样受污染的功能。

利用不同深度水的压力，通过可调节式取样瓶盖、取样瓶、取样仓和测盅组合一起，实现机械式、水面以下定深、分层的取样功能。

本发明的积极效果：通过设计将测盅和取样仓合并为一体，一次性完成水位测量和取样，操作简单，便于携带；通过更换不同重量的取样仓，实现取样仓重量的不同；通过可调节式取样瓶盖上的可调节式压力控制装置和反弹折页，实现定深、分层取样，取样结束后可及时闭合，保证样品质量。本发明是一种价格低廉、能够用于钻孔、探采结合井、监测井等各种地下水深井，且取样过程操作简便、便于携带、便于维护的深井定深取样器，能够应用于水文地质勘查、地下水监测、水环境调查等多种行业及领域。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明取样仓侧视图；

图3为本发明连接合页结构示意图；

图4为本发明锁紧扣正视图；

图5为本发明锁紧扣侧视图；

图6为本发明可调节式取样瓶盖侧视图；

图7为图6局部放大图；

图8为本发明反弹折页结构示意图；

图9为本发明取样瓶盖压力调节装置侧视图；

图10为本发明取样瓶盖压力调节装置俯视图；

图11为本发明取样瓶结构示意图；

图12为本发明取样仓俯视图；

图13为本发明可调节式取样瓶盖俯视图；

图中：测绳1、取样仓2、测盅3、可调节式取样瓶盖4、瓶身5、连接合页6、锁紧扣7、瓶口8、取样瓶盖压力调节装置9、反弹折页10、取样瓶盖压力调节控制板11、瓶口盖板卡片12、控制弹簧13、提手14、可伸缩触发杆15、取样仓卡板16、瓶颈18、瓶口盖板19、瓶盖本体20、锁紧螺母21、滑道22、弹簧强度调节杆23。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

一种地下水水位测量和定深取样的装置，包含测绳1、取样仓2、测盅3、可调节式取样瓶盖4、取样瓶、连接合页6、锁紧扣7、提手14和取样仓卡板16，所述取样瓶由瓶身5和瓶颈18组成，瓶颈18的顶端设有瓶口8，瓶颈18底端和瓶身5顶端相互连接形成一体结构，瓶颈18外表面设有外螺纹；取样仓2为顶端开口的桶形结构，匹配套设在瓶身5外，取样仓2的底部外面设有测盅3；取样仓卡板16至少为一个，取样仓卡板16通过连接合页6转动设置在取样仓2顶端，取样仓卡板16的外端部和取样仓2的顶端外侧之间设有锁紧扣7，取样仓卡板16通过锁紧扣7卡扣在瓶身5和瓶颈18的连接处；提手14由提柄和两个提手臂组成，两个提手臂分别对称设置在取样仓2的顶端两侧，提柄垂直设置在两个提手臂之间，测绳1连接在提手14的提柄上；

所述可调节式取样瓶盖4由瓶盖本体20、瓶口盖板19、取样瓶盖压力调节装置9、反弹折页10和瓶口盖板卡片12组成，所述瓶盖本体20为上下开口的圆筒形结构，圆筒形结构的内部设有内螺纹，与瓶颈18的外螺纹匹配连接，圆筒形结构的顶端设有向内延伸的圆环形凸台，瓶颈18的内壁与圆环形凸台的内壁平齐；瓶口盖板19为圆形盖板，匹配设置在圆环形凸台内，瓶口盖板19的底部通过反弹折页10与圆环形凸台一侧的内壁相连接，圆环形凸台的另一侧设有取样瓶盖压力调节装置9和瓶口盖板卡片12，瓶口盖板卡片12的一端固定在圆环形凸台上方，另一端伸出圆环形凸台20外，压在瓶口盖板19上方；

所述取样瓶盖压力调节装置9包含取样瓶盖压力调节控制板11、控制弹簧13、弹簧强度调节杆23、可伸缩触发杆15、滑道22和锁紧螺母21，瓶盖本体20的圆环形凸台上端面设有矩形槽，取样瓶盖压力调节控制板11匹配设置在矩形槽上方，盖压力调节控制板11中部设有滑道22，取样瓶盖压力调节控制板11的上端面设有水深度刻度，刻度位于滑道22的侧面；弹簧强度调节杆23垂直设置在滑道22内，弹簧强度调节杆23顶端与取样瓶盖压力调节控制板11之间设有锁紧螺母21，弹簧强度调节杆23底端与控制弹簧13尾端相连接，控制弹簧13设置在矩形槽内，控制弹簧13首端卡设在矩形槽内，可伸缩触发杆15贯穿设置在控制弹簧13内，并与控制弹簧13连接，可伸缩触发杆15的首端穿出矩形槽后伸入到瓶盖本体20内部，位于瓶口盖板19的下方。

所述取样仓卡板16为两个，对称设置在取样仓2顶端两侧。

所述圆环形凸台的内径与瓶口盖板19的外径、瓶口8的内径相同。

所述测绳1上设有刻度。

所述可伸缩触发杆15的首端为半圆球状，穿过圆环形凸台的内壁，半圆球状的可伸缩触发杆15首端卡在瓶口盖板19的下端。

所述一个取样瓶可以匹配多个取样仓，每个取样仓重量不同，整体重量不同，以适应不同的水深测量及取样；保持取样仓形状结构不变，通过调整取样仓的仓底厚度，来调节取样仓整体重量。

所述连接合页6、锁紧扣7和反弹折页10等，均为公知公用的部件，连接合页6为普通的合页，反弹折页10为铰轴带卡簧的合页，锁紧扣7由挂钩、挂环和扳手构成，扳手与挂环连接，向上搬动扳手，挂环挂在挂钩上，向下搬动扳手，锁紧；再次向上搬动扳手，将挂环从挂钩中取出，打开锁紧扣。

一种地下水水位测量和定深取样的方法，采用上述装置，步骤如下：

①在滑道22上滑动弹簧强度调节杆23，带动控制弹簧13压缩与伸展，当弹簧强度调节杆23到达取样瓶盖压力调节控制板11上的预设深度刻度时(此时控制弹簧13的弹簧强度与相应深度水压力相匹配)，拧紧锁紧螺母21，将弹簧强度调节杆23固定；

②将取样仓2上的取样仓卡板16打开，然后将可调节式取样瓶盖4旋入取样瓶的瓶颈18上，共同放入取样仓2中，扳动锁紧扣7，通过取样仓卡板16将取样瓶固定在取样仓2内，将测绳1连接在提手14的提柄上；

③操作人员握住测绳1的一端，将取样仓下放至深井或钻孔中，当测盅3触碰到水面发出撞击声时，记录水位数据，完成水位测量；

④而后，操作人员将取样仓继续下行，进入地下水，地下水对瓶口盖板19施加压力，由于瓶口盖板19下面可伸缩触发杆15阻挡和反弹折页10的作用，瓶口盖板19不打开；取样仓至预设的取样深度，此时，地下水压力推动瓶口盖板19克服控制弹簧13弹力和反弹折页10的弹力，将可伸缩触发杆15压回，瓶口盖板19向内打开，地下水通过瓶口8进入到取样瓶内，进行取样；取样瓶内的水进满以后，取样瓶内外无压力差，瓶口盖板19依靠反弹折页10向上运动；直至瓶口盖板卡片12将瓶口盖板19挡住，瓶口盖板19复位完成；

⑤向上拉动测绳1，将取样仓取回，打开锁紧扣7，翻转瓶口盖板卡片12，将取样瓶从取样仓2中取出，取样完成。

检测不同深度的地下水，如果是较小的水深范围内检测，可以通过调整控制弹簧13的压缩与伸展来实现；如果检测的水深范围较大，通过更换不同重量的取样仓，改变整体重量，实现不同水深的检测。

Claims (6)

1.一种地下水水位测量和定深取样的装置，其特征在于：包含测绳（1）、取样仓（2）、测盅（3）、可调节式取样瓶盖（4）、取样瓶、连接合页（6）、锁紧扣（7）、提手（14）和取样仓卡板（16），所述取样瓶由瓶身（5）和瓶颈（18）组成，瓶颈（18）的顶端设有瓶口（8），瓶颈（18）底端和瓶身（5）顶端相互连接形成一体结构，瓶颈（18）外表面设有外螺纹；取样仓（2）为顶端开口的桶形结构，匹配套设在瓶身（5）外，取样仓（2）的底部外面设有测盅（3）；取样仓卡板（16）至少为一个，取样仓卡板（16）通过连接合页（6）转动设置在取样仓（2）顶端，取样仓卡板（16）的外端部和取样仓（2）的顶端外侧之间设有锁紧扣（7），取样仓卡板（16）通过锁紧扣（7）卡扣在瓶身（5）和瓶颈（18）的连接处；提手（14）由提柄和两个提手臂组成，两个提手臂分别对称设置在取样仓（2）的顶端两侧，提柄垂直设置在两个提手臂之间，测绳（1）连接在提手（14）的提柄上；

所述可调节式取样瓶盖（4）由瓶盖本体（20）、瓶口盖板（19）、取样瓶盖压力调节装置（9）、反弹折页（10）和瓶口盖板卡片（12）组成，所述瓶盖本体（20）为上下开口的圆筒形结构，圆筒形结构的内部设有内螺纹，与瓶颈（18）的外螺纹匹配连接，圆筒形结构的顶端设有向内延伸的圆环形凸台，瓶颈（18）的内壁与圆环形凸台的内壁平齐；瓶口盖板（19）为圆形盖板，匹配设置在圆环形凸台内，瓶口盖板（19）的底部通过反弹折页（10）与圆环形凸台一侧的内壁相连接，圆环形凸台的另一侧设有取样瓶盖压力调节装置（9）和瓶口盖板卡片（12），瓶口盖板卡片（12）的一端固定在圆环形凸台上方，另一端伸出圆环形凸台（20）外，压在瓶口盖板（19）上方；

所述取样瓶盖压力调节装置（9）包含取样瓶盖压力调节控制板（11）、控制弹簧（13）、弹簧强度调节杆（23）、可伸缩触发杆（15）、滑道（22）和锁紧螺母（21），瓶盖本体（20）的圆环形凸台上端面设有矩形槽，取样瓶盖压力调节控制板（11）匹配设置在矩形槽上方，盖压力调节控制板（11）中部设有滑道（22），取样瓶盖压力调节控制板（11）的上端面设有水深度刻度，刻度位于滑道（22）的侧面；弹簧强度调节杆（23）垂直设置在滑道（22）内，弹簧强度调节杆（23）顶端与取样瓶盖压力调节控制板（11）之间设有锁紧螺母（21），弹簧强度调节杆（23）底端与控制弹簧（13）尾端相连接，控制弹簧（13）设置在矩形槽内，控制弹簧（13）首端卡设在矩形槽内，可伸缩触发杆（15）贯穿设置在控制弹簧（13）内，并与控制弹簧（13）连接，可伸缩触发杆（15）的首端穿出矩形槽后伸入到瓶盖本体（20）内部，位于瓶口盖板（19）的下方。

2.根据权利要求1或2所述的一种地下水水位测量和定深取样的装置，其特征在于：所述取样仓卡板（16）为两个，对称设置在取样仓（2）顶端两侧。

3.根据权利要求1所述的一种地下水水位测量和定深取样的装置，其特征在于：所述圆环形凸台的内径与瓶口盖板（19）的外径、瓶口（8）的内径相同。

4.根据权利要求1或2所述的一种地下水水位测量和定深取样的装置，其特征在于：所述测绳（1）上设有刻度。

5.根据权利要求1或2所述的一种地下水水位测量和定深取样的装置，其特征在于：所述可伸缩触发杆（15）的首端为半圆球状，穿过圆环形凸台的内壁，半圆球状的可伸缩触发杆（15）首端卡在瓶口盖板（19）的下端。

6.一种地下水水位测量和定深取样的方法，采用权利要求1-5任意一项所述的装置，其特征在于如下步骤：

①在滑道（22）上滑动弹簧强度调节杆（23），带动控制弹簧（13）压缩与伸展，当弹簧强度调节杆（23）到达取样瓶盖压力调节控制板（11）上的预设深度刻度时，拧紧锁紧螺母（21），将弹簧强度调节杆（23）固定；

②将取样仓（2）上的取样仓卡板（16）打开，然后将可调节式取样瓶盖（4）旋入取样瓶的瓶颈（18）上，共同放入取样仓（2）中，扳动锁紧扣（7），通过取样仓卡板（16）将取样瓶固定在取样仓（2）内，将测绳（1）连接在提手（14）的提柄上；

③操作人员握住测绳（1）的一端，将取样仓下放至深井或钻孔中，当测盅（3）触碰到水面发出撞击声时，记录水位数据，完成水位测量；

④而后，操作人员将取样仓继续下行，进入地下水，地下水对瓶口盖板（19）施加压力，由于瓶口盖板（19）下面可伸缩触发杆（15）阻挡和反弹折页（10）的作用，瓶口盖板（19）不打开；取样仓至预设的取样深度，此时，地下水压力推动瓶口盖板（19）克服控制弹簧（13）弹力和反弹折页（10）的弹力，将可伸缩触发杆（15）压回，瓶口盖板（19）向内打开，地下水通过瓶口（8）进入到取样瓶内，进行取样；取样瓶内的水进满以后，取样瓶内外无压力差，瓶口盖板（19）依靠反弹折页（10）向上运动；直至瓶口盖板卡片（12）将瓶口盖板（19）挡住，瓶口盖板（19）复位完成；

⑤向上拉动测绳（1），将取样仓取回，打开锁紧扣（7），翻转瓶口盖板卡片（12），将取样瓶从取样仓（2）中取出，取样完成。