CN114295701A - 一种地下水中苯系物监控用的监测井及其布设方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种地下水中苯系物监控用的监测井及其布设方法,属于地下水监测技术领域。包括多个监测井本体、位于同一所述监测井本体内且用于监测不同深度含水层水质的多个内井管、用于各含水层内滞水监测抽取的滞水处理组件、用于水体中苯系物监测的监测组件;本发明的监测井不仅可以对含水层水体中的苯系物实行原位监测,同时,还可进行异位监测,通过将两组监测结果,既增加了监测的准确性,又能通过对比两者监测值的差异,将滞留于滞水槽内的水体抽出,防止滞水污染监测井内设备,同时,增加水样的代表性;本发明的布设方法避免了多个监测井布设过于集中或分散,从而降低监测精准度,造成消耗成本高,适合大量推广。
Description
技术领域
本发明属于地下水监测技术领域,具体是涉及一种地下水中苯系物监控用的监测井及其布设方法。
背景技术
我国是一个水资源短缺的国家,地下淡水约占我国水资源总量的三分之一,是工农业生产和城乡生活用水的重要水源,是人类生存和社会经济发展的重要保障。但是随着近些年来城市化和工业化等人类活动的威胁,我国的地下水质不断恶化,地下水污染已经十分严重。由于地表以下地层复杂,地下水流动缓慢,地下水污染具有过程缓慢、不易发现和难以治理的特点。而且地下水不同于地表水,无法直接被观察,因此必须对地下水进行专门的监测,加强地下水的动态监测,掌握地下水数量和质量的时空分布和变化规律。做到防微杜渐,遏制地下水污染的进一步恶化。
苯系物(BTEX)包括苯、甲苯、乙苯和二甲苯,是具有易挥发、高移动性、高毒性效应的有机化合物,BTEX是工业中常用的有机溶剂,也是农药化工类污染场地中广泛存在的污染物,BTEX能够快速渗入土壤和地下水,迁移扩散并长期滞留在地下水中,污染土壤和地下水。
为了监测苯系物对地下水的污染情况,则需要对地下水动态变化进行专门的监测,这就需要建立地下水监测井,现有的监测井不能实现原位和异位结合的方式对地下水体中的苯系物进行监测,使监测结果精准度不高,同时,对滞留于井内的滞水不能抽出,容易污染井内设备,即使采用分层采样监测,也不会对同一含水层的水体进行多点位监测,对多个监测井的布设方式过于集中或分散,降低监测的精准性和可靠性的同时,提高了消耗成本。
发明内容
针对上述存在的问题,本发明专利提供了一种地下水中苯系物监控用的监测井及其布设方法,不仅可以对含水层水体中的苯系物实行原位监测,同时,还可进行异位监测,通过将两组监测结果,既增加了监测的准确性,又能通过对比两者监测值的差异,将滞留于滞水槽内的水体抽出,防止滞水污染监测井内设备,同时,增加水样的代表性。
本发明的技术方案是:一种地下水中苯系物监控用的监测井及其布设方法,包括包括设于监测区域内的多个监测井本体、位于同一所述监测井本体内且用于监测不同深度含水层水质的多个内井管、设于监测井本体内且用于各含水层内滞水监测抽取的滞水处理组件、用于水体中苯系物监测的监测组件;
所述监测井本体上端设有遮挡罩,监测井本体内位于各含水层外围处设有用于过滤地下水中杂质的环形过滤网,监测井本体内位于各含水层上端位置处的加固架;
多个所述内井管的长度依次增加且各个内井管底端分别位于不同深度的含水层位置处,每个内井管底端均设有采样安装架,所述采样安装架上设有多个采集框;
所述滞水处理组件包括设于监测井本体内位于各含水层底端位置处的滞水槽、水平设于所述滞水槽上端且表面贯穿设有多个落水孔的滞水阻板、竖直设于监测井本体内且侧壁由上至下依次设有与各个滞水槽一一对应的多个抽取网口的外井管、与所述外井管连接的抽水泵,内井管和外井管均贯穿通过滞水槽和滞水阻板且与滞水槽和滞水阻板之间设有密封材料;
所述监测组件包括设于各个采集框处的监测仪一、设于外井管上且用于滞水槽内水体监测的监测仪二、与所述监测仪一和监测仪二电性连接的控制台。
进一步地,所述遮挡罩包括设于监测井本体外围且高度可调的多个支撑调节杆、与各个所述支撑调节杆连接的内撑架、与所述内撑架可拆卸连接的遮挡板,该支撑调节杆可方便调节遮挡罩的高度,满足不同高度设备的放置,同时,通过遮挡板可避免外部物体落入监测井本体内,影响其正常使用。
进一步地,所述加固架包括与监测井本体内壁贴合设置的加固圈、呈发散装分布设于所述加固圈内且将加固圈内部均分为多个容纳腔的分割架、设于各个所述容纳腔内的加固子圈,所述加固子圈与容纳腔之间设有多个加固杆,加固子圈的数量与内井管和外井管数量之和相等,通过将内井管和外井管固定在加固子圈内,增加内井管和外井管之间的机械强度,避免其损坏,提高监测井的可靠性。
进一步地,所述加固子圈内壁设有防滑内圈,所述防滑内圈内壁设有大小不规则的防滑块,增加内井管与外井管外壁与加固子圈之间的摩擦力,进一步增强连接稳定性。
进一步地,所述监测井本体深度为10m,最长的内井管底端可伸至-1~-9.5m,通过限定监测井的深度和内井管的延伸深度,既保证了含水层的水质监测的准确性,又兼顾地下水监测井目标取样深度和建井深度易于操作性。
进一步地,所述外井管上设有与控制台连接的流量控制器,且所述流量控制器控制外井管的出水流量为100-150mL/min,通过将出水流量控制在合理的范围内,既能保证采集时间,又能增加监测的准确性。
上述地下水中苯系物监控用的监测井的布设方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、确定待监测区域的位置和面积,并通过多个点位勘测该区域的底层结构和水文地质数据,明确地下水流分布情况;
S2、利用EVS-Pro(Version 9.93)软件的克里金空间插值方法对研究区多个点位的地下水苯系物含量进行插值分析,计算地下水苯系物的污染羽面积,并得出其污染羽空间分布图;
S3、研究地下水中氧化还原电位的分布规律,初步判断地下水中有机物是否发生了降解,当氧化还原电位值范围为-400~800mV,表明有机物发生了降解;
S4、根据地下水中氧化还原电位的分布规律,得出苯系物的降解速率方程,具体如下式:
k=ln(C0/Ct)/t
式中,C0为苯系物的初始浓度,单位为mg·L-1;Ct为苯系物衰减后的浓度,单位为mg·L-1;k为苯系物的降解速率常数,k值越大,表示物质衰减越快,t为降解时间;
S5、根据苯系物的降解速率数值以及地下水苯系物的污染羽面积确定多个监测井位置,通过上述布设方法,选择苯系物的污染羽面积的位置集中以及苯系物的降解速率慢的区域布设监测井,避免了多个监测井布设过于集中或分散,从而降低监测精准度,造成消耗成本高。
进一步地,所述步骤S1中,所述底层结构中最上层为包气带,下层为多个含水层与多个隔水层交错分布,通过上述多个内井管对不同深度的含水层中的苯系物进行分层检测,增加监测的准确性和全面性。
进一步地,所述水文地质数据包括岩土的孔隙度、密度、渗透系数。
相对于现有技术,本发明的有益效果是:
(1)本发明的监测井不仅可以通过内井管对含水层水体中的苯系物实行原位监测,同时,还可通过抽水泵、外井管将监测井中的水体抽至地面进行异位监测,通过将两组监测结果,既增加了监测的准确性,又能通过对比两者监测值的差异,将滞留于滞水槽内的水体抽出,防止滞水污染监测井内设备,同时,增加水样的代表性。
(2)本发明可通过长度不同的多个内井管实现不同深度含水层中苯系物的分层监测,同时,在每层监测时,通过设置具有用于安装监测仪的多个采集框,可实现同层水质多个采样点监测,提高地下水中苯系物监测结果的真实性、代表性、可靠性,有效降低监测井的数量,提高建井的效率,完善监测井功能。
(3)本发明通过在内井管和外井管外壁设置加固架,可增加内井管和外井管的机械强度,避免其损坏,提高监测井的可靠性,同时,通过限定监测井的深度和内井管的延伸深度,既保证了含水层的水质监测的准确性,又兼顾地下水监测井目标取样深度和建井深度易于操作性。
(4)本发明的监测井布设方法,选择苯系物的污染羽面积的位置集中以及苯系物的降解速率慢的区域布设监测井,避免了多个监测井布设过于集中或分散,从而降低监测精准度,造成消耗成本高。
附图说明
图1是本发明的监测井本体的剖视图;
图2是本发明的加固架的俯视图;
图3是本发明的滞水阻板的俯视图。
其中,1-监测井本体、10-遮挡罩、100-支撑调节杆、101-内撑架、102-遮挡板、11-环形过滤网、12-加固架、120-加固圈、1200-容纳腔、121-分割架、122-加固子圈、123-加固杆、124-防滑内圈、125-防滑块、2-内井管、20-采样安装架、200-采集框、3-滞水处理组件、30-滞水槽、31-滞水阻板、310-落水孔、32-外井管、320-抽取网口、321-流量控制器、33-抽水泵、4-监测组件、40-监测仪一、41-监测仪二、42-控制台。
具体实施方式
实施例
如图1所示,一种地下水中苯系物监控用的监测井,包括设于监测区域内的16个监测井本体1、位于同一监测井本体1内且用于监测不同深度含水层水质的三个内井管2、设于监测井本体1内且用于各含水层内滞水监测抽取的滞水处理组件3、用于水体中苯系物监测的监测组件4;
监测井本体1上端设有遮挡罩10,监测井本体1内位于各含水层外围处设有用于过滤地下水中杂质的环形过滤网11,监测井本体1内位于各含水层上端位置处的加固架12;
遮挡罩10包括设于监测井本体1外围且高度可调的四个支撑调节杆100、与各个支撑调节杆100连接的内撑架101、与内撑架101可拆卸连接的遮挡板102,该支撑调节杆100可方便调节遮挡罩10的高度,满足不同高度设备的放置,同时,通过遮挡板102可避免外部物体落入监测井本体1内,影响其正常使用;
如图3所示,加固架12包括与监测井本体1内壁贴合设置的加固圈120、呈发散装分布设于加固圈120内且将加固圈120内部均分为四个容纳腔1200的分割架121、设于各个容纳腔1200内的加固子圈122,加固子圈122与容纳腔1200之间设有三个加固杆123,加固子圈122的数量与内井管2和外井管32数量之和相等,通过将内井管2和外井管32固定在加固子圈122内,增加内井管2和外井管32之间的机械强度,避免其损坏,提高监测井的可靠性;
加固子圈122内壁设有防滑内圈124,防滑内圈124内壁设有大小不规则的防滑块125,增加内井管2与外井管32外壁与加固子圈122之间的摩擦力,进一步增强连接稳定性;
三个内井管2的长度依次增加且各个内井管2底端分别位于不同深度的含水层位置处,每个内井管2底端均设有采样安装架20,采样安装架20上设有三个采集框200;
监测井本体1深度为10m,最长的内井管2底端可伸至-1~-9.5m,通过限定监测井的深度和内井管2的延伸深度,既保证了含水层的水质监测的准确性,又兼顾地下水监测井目标取样深度和建井深度易于操作性;
如图1、3所示,滞水处理组件3包括设于监测井本体1内位于各含水层底端位置处的滞水槽30、水平设于滞水槽30上端且表面贯穿设有五个落水孔310的滞水阻板31、竖直设于监测井本体1内且侧壁由上至下依次设有与各个滞水槽30一一对应的三个抽取网口320的外井管32、与外井管32连接的抽水泵33,内井管2和外井管32均贯穿通过滞水槽30和滞水阻板31且与滞水槽30和滞水阻板31之间设有密封材料;
外井管32上设有与控制台42连接的流量控制器321,且流量控制器321控制外井管32的出水流量为100-150mL/min,通过将出水流量控制在合理的范围内,既能保证采集时间,又能增加监测的准确性;
监测组件4包括设于各个采集框200处的监测仪一40、设于外井管32上且用于滞水槽30内水体监测的监测仪二41、与监测仪一40和监测仪二41电性连接的控制台42,其中,监测仪一40、监测仪二41以及控制台42均为市售。
上述地下水中苯系物监控用的监测井的布设方法,包括以下步骤:
S1、确定待监测区域的位置和面积,并通过五个点位勘测该区域的底层结构和水文地质数据,明确地下水流分布情况;其中,所述底层结构中最上层为包气带,下层为两个含水层与两个隔水层交错分布,通过上述三个内井管2对不同深度的含水层中的苯系物进行分层检测,增加监测的准确性和全面性,所述水文地质数据包括岩土的孔隙度、密度、渗透系数;
S2、利用EVS-Pro(Version 9.93)软件的克里金空间插值方法对研究区多个点位的地下水苯系物含量进行插值分析,计算地下水苯系物的污染羽面积,并得出其污染羽空间分布图;
S3、研究地下水中氧化还原电位的分布规律,初步判断地下水中有机物是否发生了降解,当氧化还原电位值范围为-400~800mV,表明有机物发生了降解;
S4、根据地下水中氧化还原电位的分布规律,得出苯系物的降解速率方程,具体如下式:
k=ln(C0/Ct)/t
式中,C0为苯系物的初始浓度,单位为mg·L-1;Ct为苯系物衰减后的浓度,单位为mg·L-1;k为苯系物的降解速率常数,k值越大,表示物质衰减越快,t为降解时间;
S5、根据苯系物的降解速率数值以及地下水苯系物的污染羽面积确定多个监测井位置,通过上述布设方法,选择苯系物的污染羽面积的位置集中以及苯系物的降解速率慢的区域布设监测井,避免了多个监测井布设过于集中或分散,从而降低监测精准度,造成消耗成本高。
Claims (10)
1.一种地下水中苯系物监控用的监测井及其布设方法,其特征在于,包括设于监测区域内的多个监测井本体(1)、位于同一所述监测井本体(1)内且用于监测不同深度含水层水质的多个内井管(2)、设于监测井本体(1)内且用于各含水层内滞水监测抽取的滞水处理组件(3)、用于水体中苯系物监测的监测组件(4);
所述监测井本体(1)上端设有遮挡罩(10),监测井本体(1)内位于各含水层外围处设有用于过滤地下水中杂质的环形过滤网(11),监测井本体(1)内位于各含水层上端位置处的加固架(12);
多个所述内井管(2)的长度依次增加且各个内井管(2)底端分别位于不同深度的含水层位置处,每个内井管(2)底端均设有采样安装架(20),所述采样安装架(20)上设有多个采集框(200);
所述滞水处理组件(3)包括设于监测井本体(1)内位于各含水层底端位置处的滞水槽(30)、水平设于所述滞水槽(30)上端且表面贯穿设有多个落水孔(310)的滞水阻板(31)、竖直设于监测井本体(1)内且侧壁由上至下依次设有与各个滞水槽(30)一一对应的多个抽取网口(320)的外井管(32)、与所述外井管(32)连接的抽水泵(33),内井管(2)和外井管(32)均贯穿通过滞水槽(30)和滞水阻板(31)且与滞水槽(30)和滞水阻板(31)之间设有密封材料;
所述监测组件(4)包括设于各个采集框(200)处的监测仪一(40)、设于外井管(32)上且用于滞水槽(30)内水体监测的监测仪二(41)、与所述监测仪一(40)和监测仪二(41)电性连接的控制台(42)。
2.根据权利要求1所述的一种地下水中苯系物监控用的监测井,其特征在于,所述遮挡罩(10)包括设于监测井本体(1)外围且高度可调的多个支撑调节杆(100)、与各个所述支撑调节杆(100)连接的内撑架(101)、与所述内撑架(101)可拆卸连接的遮挡板(102)。
3.根据权利要求1所述的一种地下水中苯系物监控用的监测井,其特征在于,所述遮挡板(102)高度与支撑调节杆(100)高度相同。
4.根据权利要求1所述的一种地下水中苯系物监控用的监测井,其特征在于,所述加固架(12)包括与监测井本体(1)内壁贴合设置的加固圈(120)、呈发散装分布设于所述加固圈(120)内且将加固圈(120)内部均分为多个容纳腔(1200)的分割架(121)、设于各个所述容纳腔(1200)内的加固子圈(122),所述加固子圈(122)与容纳腔(1200)之间设有多个加固杆(123),加固子圈(122)的数量与内井管(2)和外井管(32)数量之和相等。
5.根据权利要求3所述的一种地下水中苯系物监控用的监测井,其特征在于,所述加固子圈(122)内壁设有防滑内圈(124),所述防滑内圈(124)内壁设有大小不规则的防滑块(125)。
6.根据权利要求1所述的一种地下水中苯系物监控用的监测井,其特征在于,所述监测井本体(1)深度为10m,最长的内井管(2)底端可伸至-1~-9.5m。
7.根据权利要求1所述的一种地下水中苯系物监控用的监测井,其特征在于,所述外井管(32)上设有与控制台(42)连接的流量控制器(321),且所述流量控制器(321)控制外井管(32)的出水流量为100-150mL/min。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的一种地下水中苯系物监控用的监测井的布设方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、确定待监测区域的位置和面积,并通过多个点位勘测该区域的底层结构和水文地质数据,明确地下水流分布情况;
S2、利用EVS-Pro软件的克里金空间插值方法对研究区多个点位的地下水苯系物含量进行插值分析,计算地下水苯系物的污染羽面积,并得出其污染羽空间分布图;
S3、研究地下水中氧化还原电位的分布规律,初步判断地下水中有机物是否发生了降解,当氧化还原电位值范围为-400~800mV,表明有机物发生了降解;
S4、根据地下水中氧化还原电位的分布规律,得出苯系物的降解速率方程,具体如下式:
k=ln(C0/Ct)/t
式中,C0为苯系物的初始浓度,单位为mg·L-1;Ct为苯系物衰减后的浓度,单位为mg·L-1;k为苯系物的降解速率常数,k值越大,表示物质衰减越快,t为降解时间;
S5、根据苯系物的降解速率数值以及地下水苯系物的污染羽面积确定多个监测井位置。
9.根据权利要求7所述的一种地下水中苯系物监控用的监测井的布设方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述底层结构中最上层为包气带,下层为多个含水层与多个隔水层交错分布。
10.根据权利要求7所述的一种地下水中苯系物监控用的监测井的布设方法,其特征在于,所述水文地质数据包括岩土的孔隙度、密度、渗透系数。
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CN114295701B (zh) | 2023-04-07 |
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