CN113588903A - 一种地下水束式监测井及成井方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地下水监测技术领域，具体涉及一种地下水束式监测井，包括多个监测管，多个监测管共同插入至钻孔内，多个监测管的上表面平齐，且多个监测管的长度不同，每个监测管分别对应相应的含水层；止水结构设于相邻的两个监测管之间；过滤结构，设于每个监测管的底部，且过滤结构的长度等于监测层的厚度。由于该监测井只需要一次性钻孔，则可以使每个监测管对应多个含水层进行分层监测，便于施工，提高了施工效率，减少了钻孔数量，也节约了建造和管理成本，便于大规模工程应用推广。本发明还提供了一种地下水束式监测井成井方法，用止水结构填充多个监测管之间的间隙，将多个监测管集束固定后安装于同一钻孔内，成井质量和监测效果显著提升。

Description

一种地下水束式监测井及成井方法

技术领域

本发明涉及地下水监测技术领域，具体涉及一种地下水束式监测井及成井方法。

背景技术

近年来，地下水污染状况日益严重，为监测及治理地下水，获得详细的水文地质参数，地下水分层监测技术的需求越来越大。国内常见的地下水分层监测井有巢式监测井和连续多通道监测井，受两种多层监测井自身特点限制，目前均并未在国内大规模推广应用。

巢式监测井指在一个钻孔中安装两个及以上不同长度的井管，每个井管单独监测一个目标含水层。巢式监测井成井时需多次由下至上分别进行下管、填砾及止水作业，施工繁琐，并且当井管较多时，止水材料很难将各监测管间的间隙完全充填，使各监测层位间地下水通过管间间隙进行连通，导致监测结果失真。

连续多通道监测井采用连续方式挤出包含2-7个通道的高密度聚乙稀管，过滤器部件和封隔器在现场加工，下管后采用交互回填滤料和止水材料的方法成井。在实际操作中存在以下问题：(1)通道内封隔器位置不易精确安装定位，且距孔口距离较远时封隔器安装牢固性差；(2)封隔器下部通道内的密封空气会产生较大浮力导致下管困难，需对井管向下施加额外压力，易造成井管变曲变形，使过滤管段与含水层位置偏移。

现有技术中，例如公开号CN109270235A、CN110146332A的发明等中国专利申请通过采用分段式多通道管体，且沿长度方向上两两连接，可以解决单孔多通道监测管内，封隔器固定不牢的问题。但采用此方式连接的监测井管的结构复杂，整体性较差，各级监测管在连接处的密封质量也不易把控，易开裂造成监测管体中各腔体间的横向串水。并且，各通道内封隔器下端为空腔，下管过程中仍然会产生较大浮力，不便于监测井的实施。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的监测井的成本高、质量低，施工过程繁琐且不易实施的缺陷，从而提供一种地下水束式监测井及成井方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种地下水束式监测井，包括多个监测管，多个所述监测管共同插入至钻孔内，多个所述监测管的上表面平齐，且多个所述监测管的长度不同，每个所述监测管分别对应相应的含水层；止水结构，设于相邻的两个所述监测管之间，用于填充多个所述监测管之间的间隙；过滤结构，设于每个所述监测管的底部，且所述过滤结构的长度等于监测层的厚度。

可选的，所述监测管的投影为扇形，多个所述监测管共同拼接围合成环形结构。

可选的，所述的监测管的个数为四个，四个所述监测管的截面呈阶梯状设置。

可选的，所述过滤结构包括成型在所述监测管上的多个过滤孔和在所述过滤孔外部包裹的过滤网。

可选的，所述止水结构为弹性材料制作而成。

可选的，所述止水结构的厚度为1mm-8mm，所述止水结构的宽度等于所述监测管的半径。

可选的，沿所述监测管的轴向方向间隔设有紧固件，所述紧固件用于紧固多个所述监测管。

本发明还提供了一种地下水束式监测井的成井方法，包括以下步骤：步骤一：在监测点位钻孔取芯，并确定地层情况及各监测层位的起止深度；步骤二：在多个监测管的间隙填充止水结构，将多个所述监测管紧束固定，并保证多个所述监测管的上表面平齐；步骤三：将多个所述监测管共同插入至所述钻孔内，进行分层填砾与止水；步骤四：对每个所述监测管依次进行抽水洗井，直至地下由浑浊变清澈。

可选的，所述步骤一中，所述钻孔的半径大于所述监测管的半径50mm-100mm。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的地下水束式监测井，包括多个监测管，多个所述监测管共同插入至钻孔内，多个所述监测管的上表面平齐，且多个所述监测管的长度不同，每个所述监测管对应相应的含水层；止水结构，设于相邻的两个所述监测管之间，用于填充多个所述监测管之间的间隙；过滤结构，设于每个所述监测管的底部，且所述过滤结构的长度等于监测层的厚度。

通过在相邻的两个监测管之间的间隙内设置止水结构，该止水结构不仅填充了相邻两个监测管之间的间隙，同时还保证了相邻的两个监测管为独立的个体，避免各监测管间出现垂向串水的情况。将多个监测管设置成不同长度，并且每个监测管对应相应的含水层，从而可以实现多个监测管对相应的含水层进行分层监测。同时，由于该监测管插入至钻孔内，为整体插入，保证了每个监测管的整体强度，进而保证了监测井的使用强度和使用寿命。同时，由于在每个监测管的底部设置了过滤结构，降低了浮力对下管施工的影响，保证了所采地下水的洁净度和代表性。由于该监测井只需要一次性钻孔，则可以使每个监测管对应多个含水层进行监测，便于施工，提高了施工效率，也减少了钻孔打井的数量，节约了建造和管理成本，便于大规模应用推广。

2.本发明提供的地下水束式监测井，所述监测管的投影为扇形，多个所述监测管共同拼接围合成环形结构；将监测管设置为扇形，多个监测管组成环状结构，便于多个监测管共同插入至钻孔内，同时也有利于含水层的填砾与止水施工。

3.本发明提供的地下水束式监测井，所述止水结构为弹性材料制作而成；弹性材料制作而成的止水结构本身具有一定的弹性，因此，可以充分的填充相邻的两个监测管之间的间隙，避免各监测管间的垂向串水。

4.本发明提供的地下水束式监测井，沿所述监测管的轴向方向间隔设有紧固件，所述紧固件用于紧固多个所述监测管；可以利用紧固件将监测管与止水结构固定组合为一个整体，然后在共同插入至钻孔内，提高了各监测管间整体结构的稳定性，同时也降低了各监测管间的垂向串水风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1为本发明提供的地下水束式监测井的结构示意图；

图2为图1中A-A’截面示意图；

图3为图1中B-B’截面示意图；

图4为图1中C-C’截面示意图；

图5为图1中D-D’截面示意图。

1-监测管；2-过滤结构；3-止水结构；4-紧固件；5-钻孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。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“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，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”、“第三”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”、“相连”、“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。

实施例1

请参阅图1至图5所示，本发明实施例提供的一种地下水束式监测井，包括多个监测管1，多个所述监测管1共同插入至钻孔5内，多个所述监测管1的上表面平齐，且多个所述监测管1的长度不同，每个所述监测管1对应相应的含水层；止水结构3，设于相邻的两个所述监测管1之间，用于填充多个所述监测管1之间的间隙；过滤结构2，设于每个所述监测管1的底部，且所述过滤结构2的长度等于监测层的厚度。

通过在相邻的两个监测管1之间的间隙内设置止水结构3，该止水结构3不仅填充了相邻两个监测管1之间的间隙，同时还保证了相邻的两个监测管1为独立的个体，避免各监测管1间出现垂向串水的情况。将多个监测管1设置成不同长度，并且每个监测管1与含水层相对应，从而可以使监测管1对相应的含水层进行监测。同时，由于该多个监测管1插入至钻孔5内，为整体插入，保证了每个监测管1的整体强度，进而保证了监测井的使用强度和使用寿命。同时，由于在每个监测管1的底部设置了过滤结构2，并且，过滤结构2的长度等于含水层的厚度，降低了浮力对下管施工的影响，使得通过该监测井进行采样地下水时，可以保证了采样的地下水的洁净度和代表性。由于该监测井只需要一次性钻孔5，则可以使每个监测管1对应多个含水层进行分层监测，便于施工，提高了施工效率，也减少了钻孔5施工数量，节约了建造和管理成本，便于大规模工程应用推广。

该地下水束式监测井中的束式为：将多个监测管1和止水结构3进行集束固定，然后共同插入至钻孔5内安装。

为提高了该监测井的整体性，可以将所述监测管1的投影设置为扇形，即多个所述监测管1共同拼接围合成环形结构，从而便于多个监测管1整体的插入至钻孔5内，同时也有利用含水层的填砾与止水施工。其中，监测管1的个数可以根据实际钻孔5的含水层数量进行调整，各个监测管1的横截面圆心角为圆周360°的n等分。

在本实施例中，所述的监测管1的个数为四个，四个所述监测管1的截面呈阶梯状设置。四个监测管1呈对称分布，每个监测管1占整个钻孔5的四分之一，四个监测管1中的每一个监测管1对应着相应的地下含水层，从而利用监测管1对每个含水层进行监测。

作为可替换的实施方式，所述的监测管1的个数为五个，五个监测管的截面呈阶梯状设置，即五个监测管的过滤结构对应着五个含水层，每个监测管1占整个钻孔5的五分之一。

作为可替换的实施方式，所述监测管1的投影为圆形，即监测管1为圆管。

作为可替换的实施方式，所述监测管1的投影也可以为异形，多个监测管1可以相互拼接，拼接后组成圆形。

请继续参阅图1所示，由于监测管1的底部与含水层接触，因此，需要在监测管1的底部设置过滤结构2，在本实施例中的所述过滤结构2包括成型在所述监测管1上的多个过滤孔和设置在所述过滤孔外部包裹的过滤网(图中未示出)；其中，过滤孔的个数可以根据实际情况自行设定，过滤孔的孔径可以保证地下水顺利进入至监测管1内即可，从而保证地下水的洁净和代表性，避免出现浑浊。然后在利用监测管1内的取样器对地下水进行取样。

在本实施例中，所述止水结构3为弹性材料制作而成；由弹性材料制作而成的止水结构3本身具有一定的弹性，因此，可以充分的填充相邻的两个监测管1之间的间隙，避免监测管1间的垂向串水。在本实施例中，所述止水结构3的厚度为1mm-8mm，所述止水结构3的宽度等于所述监测管1的半径，即止水结构3可以完全地阻隔两个相邻的监测管1。

还可以沿所述监测管1的轴向方向间隔设有紧固件4，所述紧固件4用于紧固多个所述监测管1；在本实施例中，紧固件4为紧束箍件，即抱箍。每隔0.5m-3m布置一圈紧固件4，从而将监测管1与止水结构3固定组合为一个整体，然后在共同插入至钻孔5内。其中，紧固件4的设置个数可以根据监测管1实际长度自行设定。

实施例2

本发明还提供了一种地下水束式监测井的成井方法，包括以下步骤：步骤一：在监测点位钻孔5取芯，并确定地层情况及各监测层位的起止深度，并且，所述钻孔5的半径大于所述监测管1的半径50mm-100mm；步骤二：在多个监测管1的间隙填充止水结构3，将多个所述监测管1紧束固定，并保证多个所述监测管1的上表面平齐，所述监测管1的投影为扇形，多个所述监测管1共同拼接围合成环形结构。步骤三：将多个所述监测管1共同插入至所述钻孔5内，进行分层填砾与止水；步骤四：对每个所述监测管1依次进行抽水洗井，直至地下水由浑浊变清澈。

具体的成井方法为：首先进行钻探成孔，即在监测点位进行钻孔5取芯，确定地层情况及各监测层位的起止深度，需要保证所述钻探成孔的孔半径大于监测管1半径50mm～100mm，即留有安装余量，便于监测管1插入至钻孔5内，便于地下水各监测层位的填砾与止水。然后对监测管1进行设计，其中监测管1的截面为扇形，再根据各个监测层位分布确定监测管1的数量，再确定各个监测管1的长度和过滤结构2的位置，最后确定止水结构3的长度。待监测管1、过滤结构2、止水结构3确定完成后对监测管1和止水结构3进行紧束固定，此过程中，利用紧固件4将各个监测管1组合成一个圆形，并且多个监测管1的顶部对齐，即固定组合为统一整体。将多个监测管1与止水结构3组合成的统一整体后，将监测管1与止水结构3共同插入钻孔5内，并对每个监测管1从下至上进行分层填砾与止水处理。然后，对各个监测管1依次进行抽水洗井，待抽出地下水由浑浊变清澈后，则洗井完成。最后，在各个监测管1的管腔中下放取样器，则开始对地下水进行分层取样监测。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种地下水束式监测井，其特征在于，包括：

多个监测管(1)，多个所述监测管(1)共同插入至钻孔(5)内，多个所述监测管(1)的上表面平齐，且多个所述监测管(1)的长度不同，每个所述监测管(1)对应相应的含水层；

止水结构(3)，设于相邻的两个所述监测管(1)之间，用于填充多个所述监测管(1)之间的间隙；

过滤结构(2)，设于每个所述监测管(1)的底部，且所述过滤结构(2)的长度等于监测层的厚度。

2.根据权利要求1所述的地下水束式监测井，其特征在于，所述监测管(1)的投影为扇形，多个所述监测管(1)共同拼接围合成环形结构。

3.根据权利要求1或2所述的地下水束式监测井，其特征在于，所述的监测管(1)的个数为四个，四个所述监测管(1)的截面呈阶梯状设置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的地下水束式监测井，其特征在于，所述过滤结构(2)包括成型在所述监测管(1)上的多个过滤孔和在所述过滤孔外部包裹的过滤网。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的地下水束式监测井，其特征在于，所述止水结构(3)为弹性材料制作而成。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的地下水束式监测井，其特征在于，所述止水结构(3)的厚度为1mm-8mm，所述止水结构(3)的宽度等于所述监测管(1)的半径。

7.根据权利要求6所述的地下水束式监测井，其特征在于，沿所述监测管(1)的轴向方向间隔设有紧固件(4)，所述紧固件(4)用于紧固多个所述监测管(1)。

8.一种地下水束式监测井的成井方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在监测点位钻孔(5)取芯，并确定地层情况及各监测层位的起止深度；

步骤二：在多个监测管(1)的间隙填充止水结构(3)，将多个所述监测管(1)紧束固定，并保证多个所述监测管(1)的上表面平齐；

步骤三：将多个所述监测管(1)共同插入至所述钻孔(5)内，进行分层填砾与止水；

步骤四：对每个所述监测管(1)依次进行抽水洗井，直至地下由浑浊变清澈。

9.根据权利要求8所述的地下水束式监测井的成井方法，其特征在于，所述步骤一中，所述钻孔(5)的半径大于所述监测管(1)的半径50mm-100mm。

10.根据权利要求9所述的地下水束式监测井的成井方法，其特征在于，所述监测管(1)的投影为扇形，多个所述监测管(1)共同拼接围合成环形结构。

Images