CN111766111A - 一种地下水采样装置和采样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的一种地下水采样装置，包括置于钻孔内的外管和套管，所述外管的直径小于钻孔直径且外管与该钻孔同轴，在所述钻孔与外管之间形成的空隙中，其偏下方的一侧填充有滤料层，其偏上方的一侧填充有隔离层，该隔离层用于初步过滤大尺寸水体杂物，所述外管的管壁上设置有用于地下水渗入的缝隙，该缝隙均匀分布于位于滤料层包围的套管的下部分，所述套管设置于外管的内腔并与该外管同轴，所述套管内安装有取水管，所述取水管上端延伸至钻孔上方的外侧，该取水管外端部的一侧设置有水收集装置，该水收集装置用于地下水取样后的收集，本发明结构简单，实施方便，使用灵活。
Description
技术领域
本发明涉及地下水水资源调查技术领域，更具体地说，涉及一种地下水采样装置和采样方法。
背景技术
随着我国工业化、城镇化的高速发展，地下水正受到城市化、工业化等活动的污染威胁，特别是一些大中城市、特殊工矿企业、化工园区的浅层地下水，情况更加突出。据统计，全国有400多个城市开采利用地下水，在华北和西北城市供水中地下水所占的比例分别高达72％和66％。其中，大部分地下水水源遭受到了不同程度的污染，严重威胁人民群众身体健康。
发明内容
本发明旨在提供一种地下水采样装置和采样方法，作为对现有技术方案以及产品的合理补充，本发明采用如下的技术方案：
一种地下水采样装置，包括置于钻孔内的外管和套管，所述外管的直径小于钻孔直径且外管与该钻孔同轴，在所述钻孔与外管之间形成的空隙中，其偏下方的一侧填充有滤料层，其偏上方的一侧填充有隔离层，所述外管的管壁上设置有用于地下水渗入的缝隙，该缝隙均匀分布于位于滤料层包围的套管的下部分，所述套管设置于外管的内腔并与该外管同轴，所述套管内安装有取水管，所述取水管上端延伸至钻孔上方的外侧，该取水管外端部的一侧设置有水收集装置，所述取水管的下端贯穿套管并且其末端安装有一水泵，该贯穿处密封处理，位于所述水泵的上下两侧的套管分别安装有第一气囊和第二气囊，所述第一气囊和第二气囊均套装在套管上，其连接处密封处理，所述第一气囊和第二气囊均通过充气管贯穿套管，位于该第一气囊和第二气囊之间的空腔形成取水腔，所述充气管在套管内腔向上沿着套管延伸至钻孔外部且其端部连接有充气装置，所述套管内还安装有通气管，该通气管一端贯穿套管，另一端位于钻孔外。
进一步的，所述取水管上安装有第一阀门，所述充气管上安装有第二阀门，所述通气管上安装有第三阀门。
进一步的，位于钻孔外的所述通气管上安装有压力显示器，所述第一气囊内安装气压传感器，该气压传感器信号连接压力显示器。
进一步的，所述取水腔内安装有第一自记水位仪。
进一步的，所述套管的下端密封处理形成探头，该探头处安装有第二自记水位仪。
本发明还公开了一种利用如上任意一种地下水采样装置进行采样的方法，其包括以下步骤：
S1:确定地下水的采样位置，并在该位置处垂直向下钻探形成钻孔；
S2：将外管垂直安装在钻孔内，在外管和钻孔的间隙处填充滤料层和隔离层；
S3：安装好地下水采样装置的剩余部件；
S4：将取水腔移动至取水处，打开第二阀门，启动充气装置使得第一气囊和第二气囊充气至指定气压，此时第一气囊和第二气囊与外管的内壁紧密抵接，关闭第二阀门，打开第三阀门，平衡内外气压后，打开第一阀门，启动水泵洗井；
S5：将取水管外端部连接水收集装置，开始地下水采样；
S6：关闭水泵和第一阀门，关闭第三阀门，打开第二阀门，使得第一气囊和第二气囊泄压；
S7：将采样装置下放至另一设计取样深度，重复S4至S6，采集对应深度的地下水样品。
相比于现有技术，其结构简单，易于施工安装，其使用灵活，对于不同水位的地下水采样，使用第一气囊和第二气囊密闭取水位，避免了取水时上下水位位置的地下水混合入采集的水样，本发明中，使用通气管，使得密闭环境中的气压得以与外界相平衡，保证使得取水过程顺利。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图中标号说明：
1、外管；2、套管；3、滤料层；4、隔离层；5、取水管；6、水泵；7、第一气囊；8、第二气囊；9、充气管；10、充气装置；11、通气管；12、第一阀门；13、第二阀门；14、第三阀门；15、压力显示器；16、气压传感器；17、第一自记水位仪；18、第二自记水位仪；19、水收集装置。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。
请参阅图1，本发明所述的一种地下水采样装置，包括置于钻孔内的外管1和套管2，所述外管1的直径小于钻孔直径且外管1与该钻孔同轴，在所述钻孔与外管1之间形成的空隙中，其偏下方的一侧填充有滤料层3，其偏上方的一侧填充有隔离层4，该隔离层4用于初步过滤大尺寸水体杂物，所述外管1的管壁上设置有用于地下水渗入的缝隙，该缝隙均匀分布于位于滤料层3包围的套管2的下部分，所述套管2设置于外管1的内腔并与该外管1同轴，所述套管2内安装有取水管5，所述取水管5上端延伸至钻孔上方的外侧，该取水管5外端部的一侧设置有水收集装置19，该水收集装置19用于地下水取样后的收集。
取水管5的下端贯穿套管2的侧壁并且其末端安装有一水泵6，该贯穿处密封处理，位于所述水泵6的上下两侧的套管2分别安装有第一气囊7和第二气囊8，所述第一气囊7和第二气囊8均套装在套管2上，其连接处密封处理，充气管9贯穿套管2的侧壁并与所述第一气囊7和第二气囊8连通，所述充气管9在套管2内腔向上沿着套管2延伸至钻孔外部且其端部连接有充气装置10，所述套管2内还安装有通气管11，该通气管11一端贯穿套管2的侧壁，另一端位于钻孔外；位于该第一气囊7和第二气囊8之间的空腔形成取水腔，该通气管11用于平衡取水腔与外界之间的气压。
取水管5上安装有第一阀门12，所述充气管9上安装有第二阀门13，所述通气管11上安装有第三阀门14。
位于钻孔外的所述通气管11上安装有压力显示器15，所述第一气囊7内安装气压传感器16，该气压传感器16信号连接压力显示器15。
为了监测本地下水采样装置的水位数据以及取水腔内部的水位数据，上述的取水腔内安装有第一自记水位仪17，套管2的下端密封处理形成探头，该探头处安装有第二自记水位仪18。
利用该地下水采样装置进行采样的方法，包括以下步骤：
S1:确定地下水的采样位置，并在该位置处垂直向下钻探形成钻孔；
S2：将外管1垂直安装在钻孔内，在外管1和钻孔的间隙处填充滤料层3和隔离层4，滤料层3采用石英砂填充，隔离层4采用混凝土填充；
S3：安装好地下水采样装置的剩余部件；
S4：将取水腔移动至取水处，打开第二阀门13，启动充气装置10使得第一气囊7和第二气囊8充气至指定气压，此时第一气囊7和第二气囊8与外管1的内壁紧密抵接，关闭第二阀门13，打开第三阀门14，平衡内外气压后，打开第一阀门12，启动水泵6洗井；
S5：将取水管5外端部连接水收集装置19，开始地下水采样；
S6：关闭水泵6和第一阀门12，关闭第三阀门14，打开第二阀门13，使得第一气囊7和第二气囊8泄压；
S7：将采样装置下放至另一设计取样深度，重复S4至S6，采集对应深度的地下水样品。
本发明所提供的一种地下水采样装置和采样方法的技术方案，结构简单，实施方便，使用灵活，对于不同水位的地下水采样，使用第一气囊7和第二气囊8密闭取水位，避免了取水时上下水位不同位置的地下水混合入采集的水样，本发明中，使用通气管11连通取水腔与外界环境，使得密闭环境中的气压得以与外界相平衡，保证使得取水过程顺利。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种地下水采样装置，包括置于钻孔内的外管(1)和套管(2)，其特征在于：所述外管(1)的直径小于钻孔直径且外管(1)与该钻孔同轴，在所述钻孔与外管(1)之间形成的空隙中，其偏下方的一侧填充有滤料层(3)，其偏上方的一侧填充有隔离层(4)，所述外管(1)的管壁上设置有用于地下水渗入的缝隙，该缝隙均匀分布于位于滤料层(3)包围的套管(2)的下部分，所述套管(2)设置于外管(1)的内腔并与该外管(1)同轴，所述套管(2)内安装有取水管(5)，所述取水管(5)上端延伸至钻孔上方的外侧，该取水管(5)外端部的一侧设置有水收集装置(19)，所述取水管(5)的下端贯穿套管(2)并且其末端安装有一水泵(6)，该贯穿处密封处理，位于所述水泵(6)的上下两侧的套管(2)分别安装有第一气囊(7)和第二气囊(8)，所述第一气囊(7)和第二气囊(8)均套装在套管(2)上，其连接处密封处理，所述第一气囊(7)和第二气囊(8)均通过充气管(9)贯穿套管(2)，位于该第一气囊(7)和第二气囊(8)之间的空腔形成取水腔，所述充气管(9)在套管(2)内腔向上沿着套管(2)延伸至钻孔外部且其端部连接有充气装置(10)，所述套管(2)内还安装有通气管(11)，该通气管(11)一端贯穿套管(2)，另一端位于钻孔外。
2.根据权利要求1所述的一种地下水采样装置，其特征在于：所述取水管(5)上安装有第一阀门(12)，所述充气管(9)上安装有第二阀门(13)，所述通气管(11)上安装有第三阀门(14)。
3.根据权利要求1所述的一种地下水采样装置，其特征在于：位于钻孔外的所述通气管(11)上安装有压力显示器(15)，所述第一气囊(7)内安装气压传感器(16)，该气压传感器(16)信号连接压力显示器(15)。
4.根据权利要求1所述的一种地下水采样装置，其特征在于：所述取水腔内安装有第一自记水位仪(17)。
5.根据权利要求1所述的一种地下水采样装置，其特征在于：所述套管(2)的下端密封处理形成探头，该探头处安装有第二自记水位仪(18)。
6.一种利用如权利要求1-5任意一种地下水采样装置进行采样的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1:确定地下水的采样位置，并在该位置处垂直向下钻探形成钻孔；
S2：将外管(1)垂直安装在钻孔内，在外管(1)和钻孔的间隙处填充滤料层(3)和隔离层(4)；
S3：安装好地下水采样装置的剩余部件；
S4：将取水腔移动至取水处，打开第二阀门(13)，启动充气装置(10)使得第一气囊(7)和第二气囊(8)充气至指定气压，此时第一气囊(7)和第二气囊(8)与外管(1)的内壁紧密抵接，关闭第二阀门(13)，打开第三阀门(14)，平衡内外气压后，打开第一阀门(12)，启动水泵(6)洗井；
S5：将取水管(5)外端部连接水收集装置(19)，开始地下水采样；
S6：关闭水泵(6)和第一阀门(12)，关闭第三阀门(14)，打开第二阀门(13)，使得第一气囊(7)和第二气囊(8)泄压；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201013 |
|
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