CN217212635U - 一种可伸缩测定水力联系及水质污染扩散的简易装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可伸缩测定水力联系及水质污染扩散的简易装置，其包括：两根压力计安装套管，均沿竖直方向设置且与固定装置连接，压力计安装套管分别插设在土体以及水体中；U型压力计管，其包括两个竖向管以及连接在两根竖向管顶端之间的横向管；横向管中部设置有向上延伸的形成中心管；两个竖向管中分别设置有水位传感器，水位传感器与插设在中心管顶部的数显装置电性连接；U型压力计管的两根竖向管分别插设在两根压力计安装套管中，一根竖向管的底端插设在土体中，另一根竖向管的底端位于水体中。水位传感器和数字显示器可以获取U型压力计管两端水位变化参数，计算出水力梯度、补给速率等参数，这种探测方法不需开挖、钻探，灵活方便。

Description

一种可伸缩测定水力联系及水质污染扩散的简易装置

技术领域

本实用新型涉及环境监测领域，尤其涉及一种可伸缩测定水力联系及水质污染扩散的简易装置。

背景技术

水力联系可分为两个方向：

一是地表水向下入渗补给地下水；地表水与地下水相互作用研究对于区域水资源的利用和保护具有极其重要的作用，特别是在干旱、半干旱区地区，但由于地表水与地下水相互作用过程复杂，其转换关系的确定仍十分困难，目前，主要基于传统的水文学方法来量化地表水与地下水相互作用。

二是地下潜水通过毛细管作用向水位面上方包气带土壤补给。地下潜水与包气带土壤之间的水力联系状况将直接影响根系层土壤水的分布，以及植被的生长发育。当地下潜水埋深较浅时，地下潜水对包气带土壤水补给明显，具有较为强烈的水力联系。但是，当地下潜水埋深较深时(比如10m以下)，由于毛细管作用有限，不同的土壤结构、地下潜水与上方土壤是否产生水力联系很难确定。

在干旱缺水地区实施植被建设，评价采矿、地下水抽排等人类活动引起的地下水位变化对植被的影响，认识地下水与天然植被之间的复杂关系，判定地表水对地下水的入渗补给能力以及地下潜水对包气带土壤的供给能力等都需要测定这种水力联系。

测定水力联系，本质上是掌握土壤水的纵向分布情况。通常采用的测定方法主要有以下四种：第一种方法是开挖土壤剖面取土样；第二种方法是借助钻孔，向孔中投放探测仪器，进行土壤水测定；第三种方法是通过水量平衡模拟和数值模型法可定量计算地表水与地下水间的交换量，进而确定两者间的补给关系；第四种方法是通过示踪法揭示地下水与地表水的水力联系及地下水污染扩散程度，包括人工示踪法和水化学及环境同位素示踪法。

然而上述方案均存在缺点：(1)开挖土壤剖面取土样，这种方法耗时、费力、破坏地表、开挖深度往往较浅，很难满足对地下水位埋藏较深地区水力联系的测定；(2)打钻成本较高，普及性、可操作性较差。总体来说，传统的测定方法探测深度有限、费时费力、成本高，并且对地表土体的破坏还将会影响到土壤水力联系测定结果的精度；(3)水系平衡计算和模拟需要大量的基础资料数据，一些研究区不具备计算条件；(4)水化学和同位素示踪法只能得到半定量的结果，还需其他方法进行验证，同时，人工示踪法还可能造成污染，而且该方法的分析测试成本比较昂贵，又难以实现连续动态监测。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型提供一种可伸缩测定水力联系及水质污染扩散的简易装置，以更好地观测及精准确定地表水与地下水补给关系。

为实现上述目的本实用新型提供了一种可伸缩测定水力联系及水质污染扩散的简易装置，其包括：

固定装置，固定设置在地表；

两根压力计安装套管，均沿竖直方向设置且与所述固定装置连接，一根所述压力计安装套管插设在土体中，另一根所述压力计安装套管的底部位于水体中；

U型压力计管，其包括两个竖向管以及连接在两根竖向管顶端之间的横向管；横向管中部设置有向上延伸的形成中心管；两个所述竖向管中分别设置有水位传感器，所述水位传感器的传感线沿着竖向管、横向管进入所述中心管，与插设在中心管顶部的数显装置电性连接；

所述U型压力计管的两根竖向管分别插设在两根所述压力计安装套管中，一根竖向管的底端插设在土体中，另一根竖向管的底端位于水体中；所述中心管通过固定式锁扣环与所述固定装置连接。

本实用新型的进一步改进在于：所述中心管的顶端开口与所述数显装置之间设置有密封塞，以封闭所述中心管的顶端。

本实用新型的进一步改进在于：底端位于土体中的所述竖向管的底端位于地表以下1.2m～1.5m；底端位于水体中的所述竖向管的底端位于水面下30cm～50cm。

本实用新型的进一步改进在于：底端位于土体中的所述竖向管的底部设置有单向过滤筛网；所述滤筛网通过扣锁环固定在所述竖向管的底端。

本实用新型的进一步改进在于：所述压力计安装套管由直径50mm的钢制空心管制成；所述竖向管由10mm可塑聚乙烯管制成。

本实用新型的进一步改进在于：所述固定装置包括底座、两根供所述压力计安装套管固定的支撑杆以及连接在两根支撑杆之间的横板组成；所述固定式锁扣环与所述横板固定连接。

本实用新型的进一步改进在于：在插入土体过程中，所述压力计安装套管的底端安装有锥形的套管塞，顶端安装有套管保护盖。

本实用新型提供的装置具有以下技术效果：

1、相比传统方法这种探测方法不需开挖、钻探，灵活方便，探测效率大大提高，并减少了测定成本。

2、避免了对土体结构的破坏，保护了地表的景观环境，弱化了影响到土壤水力联系测定结果精度的问题，并保证了测定结果的准确性。

3、能有效地提高测定深度，解决了现有测定方法探测深度有限、费时费力、成本高的问题。

附图说明

图1是可伸缩测定水力联系及水质污染扩散的简易装置的立体视图；

图2是U型压力计管的结构示意图；

图3是贯入土体时压力计安装套管的示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

为了阐释的目的而描述了本实用新型的一些示例性实施例，需要理解的是，本实用新型可通过附图中没有具体示出的其他方式来实现。

如图1、图2以及图3所示，本实用新型的实施例包括一种可伸缩测定水力联系及水质污染扩散的简易装置，其包括：固定装置、两根压力计安装套管30以及U型压力计管10。

固定装置固定设置在地表，其包括底座20、两根固定在底座20上供压力计安装套管30固定的支撑杆21以及连接在两根支撑杆21之间的横板22组成。

两根压力计安装套管30均沿竖直方向设置且与固定装置连接，一根压力计安装套管30插设在土体中，另一根压力计安装套管30的底部位于水体中。本实施例中，水体包括明浜、河塘、池沟等。

U型压力计管10包括两个竖向管11以及连接在两根竖向管11顶端之间的横向管12；横向管12中部设置有向上延伸的形成中心管13；两个竖向管11中分别设置有水位传感器14，水位传感器14的传感线15沿着竖向管11、横向管12进入中心管13，与插设在中心管13顶部的数显装置16电性连接。数显装置16用于显示两个水位传感器14的测量值。

U型压力计管10的两根竖向管11分别插设在两根压力计安装套管30中，一根竖向管11的底端插设在土体中，另一根竖向管11的底端位于水体中；中心管13通过固定式锁扣环23与固定装置连接，固定式锁扣环23与横板22固定连接，以确保述U型压力计管10的底端处于预定深度，防止U型压力计管10上浮。中心管13的顶端开口与数显装置16之间设置有密封塞17，以封闭中心管13的顶端。

底端位于土体中的竖向管11的底端位于地表以下1.2m～1.5m；底端位于水体中的竖向管11的底端位于水面下30cm～50cm。为防止泥沙及未知颗粒进入，底端位于土体中的竖向管11的底部设置有单向过滤筛网18；滤筛网18通过扣锁环固定在竖向管11的底端。

在插入土体过程中，压力计安装套管30的底端安装有锥形的套管塞31，顶端安装有套管保护盖32。套管保护盖32用于防止压力计安装套管30的顶端损坏，锥形的套管塞31可便于压力计安装套管30贯入土体，也可防止泥沙进入压力计安装套管30。

将U型压力计管10的横向管12拆除后，剩余两根竖向管11可用于采集水样。

在一个具体实施例中，压力计安装套管30由直径50mm的钢制空心管制成；竖向管11由10mm可塑聚乙烯管制成。套管塞31直径为45mm。

监测地表水与地下水补给关系时，首先在压力计安装套管30下端套入套管塞31，然后使用铁锤将压力计安装套管30砸入地面或采用人力小螺纹钻开孔而后进行按压插入，压力计安装套管30上部设有的套管保护盖32可以防止压力计安装套管30受到压力时对压力计安装套管30砸顶端的破坏。待该压力计安装套管30埋入地面1m以下后，拆掉保护盖32以及套管塞31，将U型压力计管10中底部设置有过滤筛网18的竖向管11插入该压力计安装套管30内，随后将压力计安装套管30拔出一定距离，使得竖向管11的底端与地下水接触；提成完成后，将该压力计安装套管30与支撑杆21固定连接，从而完成U型压力计管10的安装。随后将U型压力计管10另一侧的竖向管11的底端置为开放式管口，穿入另一个压力计安装套管30，使得该竖向管11的底端置于湖面30cm以下位置。当U型压力计管10安装完毕后，地下水与地表水在管体发生传输交换时，U型压力计管10中两竖向管11的水位就会改变，水位传感器14通过传感线15将随着水位的变化将水位信号传送至数显装置16以此来反映两端水位的变化。

在本实施例中，U型压力计管10可根据实际需要采用现有的管件对竖向管11以及横向管12进行组合连接，以适应不同的长度需求。从而能够将竖向管11的底端伸入至指定位置及深度的水域中，实时监测地表水与地下水的水力联系、补给过程和扩散方向，为水系平衡计算和模拟提供重要参数。还能实现不同深度水域的取样工作，通过显示器的设置能够根据采集量的需要实现人工操作取水和关闭，方便便捷。

U型压力计管10采用拼装式结构，可以便于水位监测及观测实验结束后的水样采集，便捷性高；通过水位传感器和数字显示器可以获取U型压力计管两端水位变化参数，计算出水力梯度、补给速率等参数，能为地表水水量平衡计算和模拟提供重要依据。通过采集水样还可通过分析水样水化学等指标来进一步判定地表水与地下水的补给关系、污染扩散程度等。

本实施例的方案具有灵活、高效率、成本低、直观等特点，尤其适用于土壤水含量较低、地下潜水埋深较大的区域。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种可伸缩测定水力联系及水质污染扩散的简易装置，其特征在于包括：

固定装置，固定设置在地表；

两根压力计安装套管(30)，均沿竖直方向设置且与所述固定装置连接，一根所述压力计安装套管插设在土体中，另一根所述压力计安装套管(30)的底部位于水体中；

U型压力计管(10)，其包括两个竖向管(11)以及连接在两根竖向管(11)顶端之间的横向管(12)；横向管(12)中部设置有向上延伸的形成中心管(13)；两个所述竖向管(11)中分别设置有水位传感器(14)，所述水位传感器(14)的传感线(15)沿着竖向管(11)、横向管(12)进入所述中心管(13)，与插设在中心管(13)顶部的数显装置(16)电性连接；

所述U型压力计管(10)的两根竖向管(11)分别插设在两根所述压力计安装套管(30)中，一根竖向管(11)的底端插设在土体中，另一根竖向管(11)的底端位于水体中；所述中心管(13)通过固定式锁扣环(23)与所述固定装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种可伸缩测定水力联系及水质污染扩散的简易装置，其特征在于：所述中心管(13)的顶端开口与所述数显装置(16)之间设置有密封塞(17)，以封闭所述中心管(13)的顶端。

3.根据权利要求1所述的一种可伸缩测定水力联系及水质污染扩散的简易装置，其特征在于：底端位于土体中的所述竖向管(11)的底端位于地表以下1.2m～1.5m；底端位于水体中的所述竖向管(11)的底端位于水面下30cm～50cm。

4.根据权利要求1所述的一种可伸缩测定水力联系及水质污染扩散的简易装置，其特征在于：底端位于土体中的所述竖向管(11)的底部设置有单向过滤筛网(18)；所述滤筛网(18)通过扣锁环固定在所述竖向管(11)的底端。

5.根据权利要求1所述的一种可伸缩测定水力联系及水质污染扩散的简易装置，其特征在于：所述压力计安装套管(30)由直径50mm的钢制空心管制成；所述竖向管(11)由10mm可塑聚乙烯管制成。

6.根据权利要求1所述的一种可伸缩测定水力联系及水质污染扩散的简易装置，其特征在于：所述固定装置包括底座(20)、两根供所述压力计安装套管(30)固定的支撑杆(21)以及连接在两根支撑杆(21)之间的横板(22)组成；所述固定式锁扣环(23)与所述横板(22)固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种可伸缩测定水力联系及水质污染扩散的简易装置，其特征在于：在插入土体过程中，所述压力计安装套管(30)的底端安装有锥形的套管塞(31)，顶端安装有套管保护盖(32)。

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