CN205079838U - 稻田地下水位测量和水样抽取装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及地下水水位测量和水样抽取领域，尤其涉及一种稻田地下水位测量和水样抽取装置，其包括水位管、空心浮杆、取水管以及抽吸装置。水位管的底端封闭，侧壁上设有进水孔；空心浮杆可上下移动地设置在水位管中，包括带有竖直排列的刻度线的上部杆段，上部杆段的顶端为零刻度起点，空心浮杆能够随地下水水面的升降在水位管中上下移动，在上下移动的过程中，空心浮杆的底面能够始终与地下水水面齐平且上部杆段能够至少部分地突出于水位管的顶端；取水管穿过空心浮杆且由空心浮杆的底端伸出；抽吸装置外接于取水管。由此，利用空心浮杆的上下移动结合其上的刻度线能够快速获取地下水位数据，同时利用取水管和抽吸装置能够采集地下水样品。
Description
技术领域
本实用新型涉及地下水水位测量和水样抽取领域，尤其涉及一种稻田地下水位测量和水样抽取装置。
背景技术
地下水位是表征稻田地下水接受补给或向下排泄状况的动态指标。随着水稻的集约化生产，灌溉用水和施肥量不断增加，引起稻田退水中氮磷浓度升高，影响地下水位和水质。为合理利用地下水和保证地下水质量，需要对稻田地下水位和水质进行动态监测。
目前，地下水位大多利用电磁感应技术(岩土工程学报,2009,31(1):48-51)进行自动监测和数据存储。电磁感应技术中所采用的地下水位测试装置由内管、外管、磁环浮标、限位器、卡口、密封帽、电感应器等部分组成。地下水通过外管管壁上的进水孔渗入管内，磁环浮标随地下水位的变化而上下自由浮动。测定水位时，将电感应器探头沿内管放下，遇到磁环浮标产生感应并发出蜂鸣声，通过标尺读数获取磁环浮标与管口的距离，利用水准仪对内管口进行高程测量，可得到地下水位高程。
一方面，该方法仅能对下水位进行测定，不能同步采集地下水样品。另一方面，该方法中磁环浮标以及电感应器的使用增加了测定成本，通过感应产生的蜂鸣声进行水位判断存在一定的测量误差。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够同时测量地下水位和采集地下水样品的稻田地下水位测量和水样抽取装置。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种稻田地下水位测量和水样抽取装置，水位管，水位管的底端封闭，侧壁上设有供地下水进入水位管内部的进水孔；可上下移动地设置在水位管中的空心浮杆，空心浮杆包括带有竖直排列的刻度线的上部杆段，上部杆段的顶端为零刻度起点，空心浮杆能够随地下水水面的升降在水位管中上下移动，并且在上下移动的过程中，空心浮杆的底面能够始终与地下水水面齐平且上部杆段能够至少部分地突出于水位管的顶端；穿过空心浮杆且由空心浮杆的底端伸出的取水管；以及外接于取水管的抽吸装置。
根据本实用新型，空心浮杆包括空心杆体、固定在空心杆体的上部外壁的刻度尺、套设于空心杆体底部的第一环状泡沫以及能够限定空心浮杆仅沿上下方向移动的限位件；其中，刻度尺的零刻度线与空心杆体的顶壁平齐，第一环状泡沫的底面与空心杆体的底壁平齐。
根据本实用新型，限位件为套设于空心杆体中部的第二环状泡沫，第二环状泡沫的外径与水位管的内径配合设置以限定空心浮杆仅沿上下方向移动。
根据本实用新型，套设于所述空心杆体底部的第一环状泡沫的外径与所述水位管的内径配合设置以限定所述空心浮杆仅沿上下方向移动。
根据本实用新型，环状泡沫为环状塑料泡沫；和/或环状泡沫通过玻璃胶固定在空心杆体的外壁上。
根据本实用新型，零刻度起点与位于其下方的第一条刻度线之间的距离等于1mm，相邻的两条刻度线之间的距离等于1mm。
根据本实用新型，抽吸装置包括密封的集液瓶和脚踏吸引器，取水管和脚踏负压吸引器均连通于集液瓶内部。
根据本实用新型，对应于进水孔设置有防止土壤进入水位管中的过滤件。
根据本实用新型，取水管悬挂在空心浮杆中。
(三)有益效果
本实用新型的上述技术方案具有如下优点：
本实用新型的稻田地下水位测量和水样抽取装置，其包括水位管、空心浮杆、取水管以及抽吸装置。水位管的底端封闭，侧壁上设有进水孔；空心浮杆可上下移动地设置在水位管中，包括带有竖直排列的刻度线的上部杆段，上部杆段的顶端为零刻度起点，空心浮杆能够随地下水水面的升降在水位管中上下移动，并且在上下移动的过程中，空心浮杆的底面能够始终与地下水水面齐平且上部杆段能够至少部分地突出于水位管的顶端；取水管穿过空心浮杆且由空心浮杆的底端伸出；抽吸装置外接于取水管。由此，利用空心浮杆的上下移动结合其上的刻度线能够快速获取地下水位数据，同时利用取水管和抽吸装置能够采集地下水样品。
附图说明
图1是现有技术中的地下水位测试装置的结构示意图；
图2是本实用新型的稻田地下水位测量和水样抽取装置的一个实施例的结构示意图；
图3是图2中的稻田地下水位测量和水样抽取装置中的水位管的结构示意图；
图4是图3中的稻田地下水位测量和水样抽取装置中的空心浮杆和抽吸装置的结构示意图。
图1中：
101：内管；102：外管；103：磁环浮标；104：电感应器；105：进水孔；106：限位器；107：内管底口密封帽；108：外管底口密封帽；109：下卡口；110：上卡口；111：外管顶口密封帽；
图2-4中：
201：脚踏负压吸引器；202：集液瓶；203：取水管；204：空心浮杆；205：水位管；206：限位件；207：进水孔；208：第一环状泡沫；209：底盖。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。其中，本文所提及的“顶”、“底”、“上”、“下”均以图1和图2中的定位为准。
参照图1，地下水位大多利用电磁感应技术(岩土工程学报,2009,31(1):48-51)进行自动监测和数据存储。电磁感应技术中所采用的地下水位测试装置由内管101、外管102、磁环浮标103、电感应器104、限位器106、内管底口密封帽107、外管底口密封帽108、下卡口109、上卡口110、外管顶口密封帽111等部分组成。地下水通过外管的管壁上的进水孔105渗入管内，磁环浮标随地下水位的变化而上下自由浮动。测定水位时，将电感应器探头沿内管放下，遇到磁环浮标产生感应并发出蜂鸣声，通过标尺读数获取磁环浮标与管口的距离，利用水准仪对内管口进行高程测量，可得到地下水位高程。对于该方法，一方面，其仅能对下水位进行测定，不能同步采集地下水样品，另一方面，其中的磁环浮标以及电感应器的使用增加了测定成本，通过感应产生的蜂鸣声进行水位判断存在一定的测量误差。
本实用新型提供一种能够同时测量地下水位和采集地下水样品的稻田地下水位测量和水样抽取装置。
具体地，参照图2至图4，本实用新型的稻田地下水位测量和水样抽取装置的一个实施例包括水位管205、空心浮杆204、取水管203以及抽吸装置。其中，水位管205的底端封闭，侧壁上设有进水孔207以供地下水进入到水位管205内部；空心浮杆204可上下移动地设置在水位管205中，空心浮杆204包括带有竖直排列的刻度线的上部杆段，上部杆段的顶端为零刻度起点，空心浮杆204能够随地下水水面的升降在水位管205中上下移动，并且在上下移动的过程中，空心浮杆204的底面能够始终与地下水水面齐平且上部杆段能够至少部分地突出于水位管205的顶端；取水管203穿过空心浮杆204，并且由空心浮杆204的底端伸出；抽吸装置外接于取水管203。
由此，利用空心浮杆204的上下移动结合其上的刻度线能够快速准确的获取地下水位数据，即通过获取空心浮杆204顶部露出水位管205的高度间接得出地下水位埋深，同时利用取水管203和抽吸装置能够采集地下水样品。
其中，得出地下水位埋深的计算过程为：H＝H1-H2-H3；
式中：H为地下水埋深度，H1为空心浮杆204的总长度(为常数)，H2为水位管205露出地面的高度(为常数)，H3为空心浮杆204露出水位管205的长度。
更加具体地，参照图2和图3，在本实施例中，水位管205包括中空的管体和底盖209，底盖209设置在管体底端以形成底端密封的水位管205。优选地，管体采用直径为75mm的PVC塑料管，底盖209为橡皮塞。进水孔207开设在管体的下部管段，优选地，在管体的下部长1m的管段上开设6-8排直径为8mm的进水孔207，方便地下水进入水位管205内部。进一步，对应于进水孔207设置有防止土壤进入水位管205中的过滤件(图中未示出)。优选地，过滤件为尼龙网，该尼龙网包裹管体的下部具有进水孔207的管段。当然，可用于过滤土壤、防止土壤进入水位管205的过滤材料很多，不局限于尼龙网，本领域技术人员可以根据实际需要进行选用。
参照图2和图4，在本实施例中，空心浮杆204包括空心杆体、刻度尺、第一环状泡沫208以及限位件206。
其中，刻度尺固定在空心杆体的上部外壁，且刻度尺的零刻度线与空心杆体的顶壁平齐。由此，在空心杆体的外壁固定刻度尺且将刻度尺的零刻度线与空心杆体的顶壁平齐的结构，形成了空心浮杆204的带有竖直排列的刻度线的上部杆段。第一环状泡沫固定于空心杆体的外壁，并且第一环状泡沫能够限定空心浮杆204仅沿上下方向移动。
其中，在本实施例中，空心杆体的材料为PVC，直径为16mm。刻度尺由空心杆体的顶端向下延伸固定在空心杆体的外壁上，作为读数尺，优选地，刻度尺为钢尺。并且，刻度尺上的相邻的两条刻度线之间的距离等于1mm。刻度尺的零刻度线与空心杆体的顶壁平齐且刻度尺上的相邻的两条刻度线之间的距离等于1mm，实现了上部杆段上的零刻度起点与位于其下方的第一条刻度线之间的距离等于1mm且相邻的两条刻度线之间的距离等于1mm。
其中，第一环状泡沫208套设于空心杆体底部,第一环状泡沫208的底面与空心杆体的底壁平齐，以保证空心杆体的底壁能够始终与地下水水面齐平，进而保证空心浮杆整体的底壁(由空心杆体的底壁和第一环状泡沫的底面构成)能够始终与地下水水面齐平。
其中，限位件206能够限定空心浮杆204仅沿上下方向移动。在本实施例中，限位件206为套设于空心杆体中部的第二环状泡沫，第二环状泡沫的外径与水位管205的内径配合设置以限定空心浮杆204仅沿上下方向移动，即空心杆体通过第一环状泡沫仅可上下移动的支撑在水位管205。
当然，套设于空心杆体底部的第一环状泡沫208的外径也可以与水位管205的内径配合设置以限定空心浮杆204仅沿上下方向移动，这样，在本实施例中，第一环状泡沫208和第二环状泡沫配合共同限定空心浮杆204仅沿上下方向移动。
在本实施例中，第一环状泡沫208与第二环状泡沫的外直径等于65mm，二者均采用玻璃胶固定在空心杆体的外壁，并且二者的材料均为塑料。
由此，在空心杆体的上部固定刻度尺，在底部固定第一环状泡沫208，在中部固定第二环状泡沫，制作成了空心浮杆204。将空心浮杆204可上下移动地放入水位管205内。利用第一环状泡沫产生的浮力使空心浮杆在水位管205中随地下水位的变化上下移动。
当然，本领域技术人员根据公知常识，通过空心浮杆204的具体结构、体积、重量以及浮力的设置，在本实施例中即为空心杆体的体积和重量、刻度尺的体积和重量、第一环状泡沫208的体积和重量以及第二环状泡沫的体积和重量，结合第一环状泡沫208的底面与空心杆体的底壁平行，可实现空心浮杆204在上下移动的过程中，其底面能够始终与地下水水面齐平且上部杆段能够至少部分地突出于水位管205的顶端。
进一步参照图2和图4，在本实施例中，取水管203为PE软管，其外径小于空心浮杆204的内径。空心杆体的顶端内置有橡皮塞，取水管203固定在该橡皮塞上，进而将取水管203悬挂在空心浮杆204中，并且取水管203的底端(即进水口)露出空心浮杆204的底壁5-10cm。在取水管203上设置有阀门。
进一步参照图2和图4，在本实施例中，抽吸装置包括密封的集液瓶202和脚踏吸引器，取水管203的出水口和脚踏负压吸引器201均连通于集液瓶202内部。利用脚踏负压吸引器201在集液瓶202中产生负压，通过取水管203将地下水样收集于集液瓶202中。优选地，集液瓶202的容量为500ml，脚踏负压吸引器201可采用医用脚踏负压吸引器201。
在本实施例中，可根据稻田地下水位深度，制作不同长度的水位管205。当然，本领域技术人员能够从本文中获知的，虽然本实用新型描述的是稻田地下水位测量和水样抽取装置，但是该装置还可在湿地等地下水埋较浅的环境中使用。
以下，描述如何应用上述稻田地下水位测量和水样抽取装置：
利用直径稍大于水位管205的外径的土钻在稻田中钻至地下水埋深度以下，将内部放置有空心浮杆204的水位管205放入钻孔内。水位管205的管壁与土壤之间的空隙用细砂和土壤填充，防止田面水沿水位管205的管壁进行水位管205内。待水位稳定后，将带有取样管的浮杆放入水位管205内，并将取水管203与集液瓶202连通。在每次读取地下水位的同时，可利用脚踏负压吸引器201产生的负压采集地下水样品。
本实施例的稻田地下水位测量和水样抽取装置具有如下优点：
1、价格低廉，每套价格大约30元左右。
2、稻田地下水位测量和水样抽取装置的制作简易，且通过埋设水位管205可得到简易的地下水位观测井，可广泛应用于稻田以及湿地地下水位的快速监测和样品的采集。
3、利用PVC材料的杆体材料、第一环状泡沫208、限位件206以及刻度尺制作的读数浮标(即空心浮杆204)，移动灵活，可直接读取地下水位，读数准确误差小，且测量精度可精确至毫米。
4、医用脚踏负压吸引器201产生的负压大，通过连接空心浮杆204内悬挂的取水管203，能快速的获取地下水样品，采集量可根据需要灵活调整。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种稻田地下水位测量和水样抽取装置，其特征在于，包括：
水位管(205)，所述水位管(205)的底端封闭，侧壁上设有供地下水进入所述水位管(205)内部的进水孔(207)；
可上下移动地设置在所述水位管(205)中的空心浮杆(204)，所述空心浮杆(204)包括带有竖直排列的刻度线的上部杆段，所述上部杆段的顶端为零刻度起点，所述空心浮杆(204)能够随地下水水面的升降在所述水位管(205)中上下移动，并且在所述上下移动的过程中，所述空心浮杆(204)的底面能够始终与所述地下水水面齐平且所述上部杆段能够至少部分地突出于所述水位管(205)的顶端；
穿过所述空心浮杆(204)且由所述空心浮杆(204)的底端伸出的取水管(203)；以及
外接于所述取水管(203)的抽吸装置。
2.根据权利要求1所述的稻田地下水位测量和水样抽取装置，其特征在于，
所述空心浮杆(204)包括空心杆体、固定在所述空心杆体的上部外壁的刻度尺、套设于所述空心杆体底部的第一环状泡沫(208)以及能够限定所述空心浮杆(204)仅沿上下方向移动的限位件(206)；
其中，所述刻度尺的零刻度线与所述空心杆体的顶壁平齐，所述第一环状泡沫(208)的底面与所述空心杆体的底壁平齐。
3.根据权利要求2所述的稻田地下水位测量和水样抽取装置，其特征在于，
所述限位件(206)为套设于所述空心杆体中部的第二环状泡沫，所述第二环状泡沫的外径与所述水位管(205)的内径配合设置以限定所述空心浮杆(204)仅沿上下方向移动。
4.根据权利要求2或3所述的稻田地下水位测量和水样抽取装置，其特征在于，
套设于所述空心杆体底部的第一环状泡沫(208)的外径与所述水位管(205)的内径配合设置以限定所述空心浮杆(204)仅沿上下方向移动。
5.根据权利要求2或3所述的稻田地下水位测量和水样抽取装置，其特征在于，
所述环状泡沫为环状塑料泡沫；和/或
所述环状泡沫通过玻璃胶固定在所述空心杆体的外壁上。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的稻田地下水位测量和水样抽取装置，其特征在于，
所述零刻度起点与位于其下方的第一条刻度线之间的距离等于1mm，相邻的两条刻度线之间的距离等于1mm。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的稻田地下水位测量和水样抽取装置，其特征在于，
所述取水管(203)悬挂在所述空心浮杆(204)中。
8.根据权利要求1所述的稻田地下水位测量和水样抽取装置，其特征在于，
所述抽吸装置包括密封的集液瓶(202)和脚踏负压吸引器(201)，所述取水管(203)和所述脚踏负压吸引器(201)均连通于所述集液瓶(202)内部。
9.根据权利要求1所述的稻田地下水位测量和水样抽取装置，其特征在于，
对应于所述进水孔(207)设置有防止土壤进入所述水位管(205)中的过滤件。
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