專利名稱：一種多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及地下水污染監(jiān)測技術(shù)，尤其涉及一種多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng) 裝置及其方法。
背景技術(shù)：
[0002]目前，國內(nèi)外的地下水監(jiān)測井形式有叢式監(jiān)測井、巢式監(jiān)測井、多通道管監(jiān)測井和 多級(jí)監(jiān)測井，監(jiān)測井的發(fā)展方向向著一井多層監(jiān)測和小直徑的方向發(fā)展。[0003]現(xiàn)在國內(nèi)采地下水樣的裝置多采用取樣桶和慣性泵，國外多采用氣囊泵、真空泵 (水位在8米以上時(shí)使用)和蠕動(dòng)泵采集地下水樣品。如何在小直徑的監(jiān)測井采取高質(zhì)量水 樣品無疑氣囊泵是較好的采樣工具。但加工小于IOmm直徑的氣囊泵有一定難度，現(xiàn)在國內(nèi) 沒有此類產(chǎn)品，國外雖有8mm直徑的氣囊泵，但價(jià)格非常昂貴，且取樣繁瑣，多有不便。基于 以上原因，限制了我國多級(jí)地下水監(jiān)測井的發(fā)展，亟待找到一種好的方式方法來解決這個(gè) 問題。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置，其能夠克服現(xiàn)有 技術(shù)的不足，方便、快捷的提取到具有成分代表性的水樣品。[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下設(shè)計(jì)方案[0006]一種多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置，該裝置布控于一口鉆鑿的多級(jí)地下水監(jiān)測 井中，該井的深度穿過若干含水層段；[0007]各相鄰含水層段之間相互密閉隔離；[0008]在成井后的各監(jiān)測層位置井管局部段安裝進(jìn)水窗口短節(jié)總成，包括開進(jìn)水窗口， 各進(jìn)水窗口的進(jìn)水口與一氣壓泵的進(jìn)水管接頭相連通，這些氣壓泵的送氣口和出水口分別 經(jīng)由送氣管和出水管連通到地表，在各氣壓泵的進(jìn)水及出水的管路中分別設(shè)有止逆閥；[0009]在地表上至少設(shè)有一組供氣單元，該供氣單元由一氣源與空氣調(diào)節(jié)器連接組合構(gòu) 成，工作時(shí)段的空氣調(diào)節(jié)器的出口與需要取樣的送風(fēng)口即時(shí)連接。[0010]所述的監(jiān)測層設(shè)置在每一個(gè)含水層段，或選取其中部分的含水層段分別作為監(jiān) 測層；在每一個(gè)監(jiān)測層至少設(shè)一監(jiān)測點(diǎn)，若設(shè)有兩個(gè)以上的監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，各監(jiān)測點(diǎn)設(shè)在不同高 度點(diǎn)上。[0011]所述的多級(jí)地下水監(jiān)測井為小直徑鉆井，其鉆井井管的直徑為能夠包容所有與監(jiān) 測點(diǎn)氣壓泵連接用的送氣管和出水管。[0012]所述多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置中，所述的氣源采用空壓機(jī)或氣瓶。[0013]監(jiān)測點(diǎn)選取在該監(jiān)測層中透水性好的地段；對(duì)于層厚且污染重的監(jiān)測層設(shè)立兩個(gè) 以上的監(jiān)測點(diǎn)，各監(jiān)測點(diǎn)位于不同高位置。[0014]監(jiān)測點(diǎn)處相鄰層的地下水之間的密閉隔離采用膨脹橡膠套，該膨脹橡膠套根據(jù)成 井井管壁與待密閉隔離點(diǎn)位置處鉆鑿井井壁間的間隔設(shè)計(jì)并預(yù)制，并按所需密封的監(jiān)測點(diǎn)所在監(jiān)測層的取水厚度要求設(shè)定兩個(gè)膨脹橡膠套上下之間的距離。[0015]本實(shí)用新型多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置彌補(bǔ)了現(xiàn)有多級(jí)監(jiān)測井取樣工藝的 不足，簡化了取樣裝置的結(jié)構(gòu)。與國外多級(jí)監(jiān)測井取樣工藝相比具有很大的優(yōu)越性，尤其是 采樣成本約是國外采樣成本的百分之一。[0016]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是[0017]1.利用一 口小直徑的監(jiān)測井既可以進(jìn)行多層地下水的監(jiān)測和同層不同高度地下 水監(jiān)測，簡單、實(shí)用、成本低廉，極具有中國特色；[0018]2.采樣時(shí)的每層地下水只用唯一的送風(fēng)管和唯一的出水管，且送風(fēng)管和出水管比 較細(xì)，這樣可以減少井水的置換時(shí)間，能夠方便、快捷的提取到具有成分代表性和高度代表 性的水樣品；[0019]3.待測點(diǎn)的水樣品真實(shí)位置準(zhǔn)確，能夠采集到含有揮發(fā)性有機(jī)物的水樣品，適合 中國國情，具有很高的實(shí)用性和先進(jìn)性。


[0020]圖1為本實(shí)用新型多級(jí)監(jiān)測井的成井及內(nèi)置取樣系統(tǒng)部分的示意圖。[0021]圖2為本實(shí)用新型多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置構(gòu)成原理示意圖。[0022]圖3為本實(shí)用新型氣壓泵的結(jié)構(gòu)示意圖。[0023]圖4是本實(shí)用新型氣壓泵的工作原理示意圖(狀態(tài)一)。[0024]圖5是本實(shí)用新型氣壓泵的工作原理示意圖(狀態(tài)二)。[0025]圖6是本實(shí)用新型氣壓泵的工作原理示意圖(狀態(tài)三)。[0026]圖7是本實(shí)用新型氣壓泵的工作原理示意圖(狀態(tài)四)。[0027]
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。[0028]圖1中1.監(jiān)測井，2.密閉裝置，3.成井，4.氣壓泵，43.進(jìn)水管，5.出水管，6. 送氣管，7.巖層剖面。[0029]圖2中1.監(jiān)測井井管，2.監(jiān)測井孔壁，3.進(jìn)水管，4.氣壓泵，5.進(jìn)水窗口，6.封 閉物，7.靜止水位，8.出水管，9.送風(fēng)管，10.調(diào)節(jié)器，11.氣源。[0030]圖3中4.氣壓泵，41.泵體，42.送風(fēng)口，43.進(jìn)水管，44.進(jìn)水口單向閥，45.出 水管，46.出水口單向閥。[0031]圖4至圖7中1.監(jiān)測井井管，2.進(jìn)水管，3.進(jìn)水口單向閥，4.出水口單向閥， 5.送風(fēng)管的水面行程距離，6.地下水靜止水位，7.出水管，8.送風(fēng)管，9.空氣調(diào)節(jié)器， 10.氣源。
具體實(shí)施方式
[0032]本實(shí)用新型提供了一種地下水多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置，該取樣系統(tǒng)裝置 可以在一個(gè)監(jiān)測井中監(jiān)測數(shù)層或數(shù)十層具有某一高度特性的地下水。如圖1所示實(shí)施例， 首先要完成多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置的設(shè)置先鉆鑿一口深度穿過多層含水段7(或 者說井深超過水位若干米)的多級(jí)地下水監(jiān)測井1，選取監(jiān)測層及確立監(jiān)測點(diǎn)，并利用成井 技術(shù)建立成井3，將監(jiān)測點(diǎn)處相鄰層的地下水之間用密閉裝置2隔開，可以是根據(jù)成井井管 壁與待密閉隔離點(diǎn)位置處鉆鑿井井壁間的間隔設(shè)計(jì)并預(yù)制一膨脹橡膠套，先根據(jù)待密封監(jiān)測點(diǎn)所在監(jiān)測層的取水厚度要求調(diào)整好兩個(gè)膨脹橡膠套上下之間的距離，將調(diào)整好的一對(duì) 膨脹橡膠套下到鉆鑿井中待密封監(jiān)測點(diǎn)位置處，其遇水后自然膨脹而將該監(jiān)測點(diǎn)相鄰層的 地下水之間密閉隔開。[0033]在需要監(jiān)測的位置安裝進(jìn)水窗口短節(jié)總成，所述的進(jìn)水窗口短節(jié)總成包括開設(shè)進(jìn) 水窗口，并在進(jìn)水窗口外面安裝過濾器，如包裹過濾網(wǎng)，優(yōu)選的采用兩層不銹鋼過濾網(wǎng)。進(jìn) 水窗口的井管外面上下兩端附近安裝封閉裝置，進(jìn)水窗口的井管里面(進(jìn)水口)與一氣壓泵 4的進(jìn)水管43相連，氣壓泵的送氣口和出水口分別由送氣管6和出水管5(可以是細(xì)小塑料 管)連接通到地表。進(jìn)水窗口短節(jié)總成實(shí)際是井管的一部分，連接在需要監(jiān)測的深度位置， 其安裝的數(shù)量由需要監(jiān)測的層數(shù)及每層中的監(jiān)測點(diǎn)個(gè)數(shù)所決定，圖1所示實(shí)施例中設(shè)立了 3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，故安裝3個(gè)進(jìn)水窗口短節(jié)總成。[0034]為幫助理解，圖2示出了本實(shí)用新型多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置一具體實(shí)施 例的構(gòu)成原理示意圖，包括監(jiān)測井井管1、監(jiān)測井孔壁2、進(jìn)水管3、氣壓泵4、進(jìn)水窗口 5、封 閉物6 (即可以是膨脹橡膠套)、靜止水位7、出水管8、送風(fēng)管9、調(diào)節(jié)器10和氣源11。[0035]所述的氣壓泵4的結(jié)構(gòu)構(gòu)成可參見圖3，由泵體41、送風(fēng)口 42、出水管45、出水口 單向閥46、進(jìn)水管43和進(jìn)水口單向閥44組成。泵體所處的位置在進(jìn)水窗口的里面，泵體 的送風(fēng)口通過小直徑塑料管連接到地表，泵體的出水管內(nèi)安裝止逆閥(出水口單向閥46)也 連接到地表，止逆閥的作用是防止出水口的水倒流。泵體的進(jìn)水口安裝止逆閥(進(jìn)水口單向 閥44)與進(jìn)水窗口相連，實(shí)際上是與含水層相同，止逆閥的作用是允許地層的水進(jìn)入泵體， 相反則不通。[0036]所述的氣源可以是空壓機(jī)或裝滿一定壓力空氣的氣瓶。[0037]本實(shí)用新型在選擇監(jiān)測層及監(jiān)測點(diǎn)時(shí)可以按如下原則確立監(jiān)測點(diǎn)選取在透水性 好的地段(如沙層地段，盡量避開粘性土地段)；對(duì)于層厚且污染重的監(jiān)測層可以多設(shè)監(jiān)測 點(diǎn)，不同的監(jiān)測點(diǎn)位于不同高位置(如在該層段的上、下，或上、中、下位置)。[0038]采用本實(shí)用新型技術(shù)的一大特性，是鉆鑿的監(jiān)測井直徑可以根據(jù)監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量的需 要而設(shè)計(jì)大小，對(duì)于監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量不很多時(shí)，監(jiān)測井直徑可鉆鑿得較小(如圖1所示的實(shí)施 例，監(jiān)測井直徑55 80mm即可滿足要求)，以可以正常布控及輸送所有出水管和送風(fēng)管為 滿足的前提。[0039]根據(jù)各監(jiān)測點(diǎn)所在位置的不同，由氣源和空氣調(diào)節(jié)器向氣壓泵內(nèi)充壓的時(shí)間及大 小亦可以不同取樣監(jiān)測點(diǎn)的水位越深，由氣源和空氣調(diào)節(jié)器向氣壓泵內(nèi)的充壓壓力越大， 充壓時(shí)間與泄壓時(shí)間的比值也相對(duì)越大。[0040]需要取樣時(shí)將地表的氣源與空氣調(diào)節(jié)器連接，空氣調(diào)節(jié)器的出口與送風(fēng)口連接， 達(dá)到提取樣品的目的。[0041]本實(shí)用新型多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵采樣技術(shù)的工作過程及氣壓泵工作原理是在完成 了多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置的設(shè)置后，氣源10和空氣調(diào)節(jié)器9沒有工作時(shí)的初始狀 態(tài)可參見圖4，地下水在壓力作用下通過進(jìn)水管2打開進(jìn)水口單向閥3進(jìn)入泵體，一路進(jìn)入 送風(fēng)管8，使得送風(fēng)管8里面的水面基本是自然水位6，另外一路打開出水口單向閥4進(jìn)入 出水管7，出水管里面的水位也基本是自然水位6。當(dāng)氣源10和空氣調(diào)節(jié)器9工作后，送風(fēng) 管8里面的風(fēng)壓增大壓縮送風(fēng)管8里的水面使其打開出水口單向閥4進(jìn)入出水管，使得出 水管7的水位上升一個(gè)行程SI，此時(shí)進(jìn)水口單向閥2是關(guān)閉的以防止泵體的水倒流入含水層；如圖5所示。當(dāng)空氣調(diào)節(jié)器9泄壓時(shí)送風(fēng)管8里面的空氣壓力減小，地層的水又會(huì)打開 進(jìn)水口單向閥2進(jìn)入到泵體，使得送風(fēng)管8里面的水面上升一個(gè)行程S，即復(fù)原到原來的位 置，而此時(shí)出水口單向閥4是關(guān)閉的，防止出水管的水倒流回地層，如圖6所示。當(dāng)空氣調(diào) 節(jié)器9再增壓時(shí)送風(fēng)管8里面的空氣壓力使得出水管7的水位再上升一個(gè)行程S2，如此反 復(fù)將地層的水提出地表，如圖7所示。[0042]上述各實(shí)施例可在不脫離本實(shí)用新型的范圍下加以若干變化，故以上的說明所包 含應(yīng)視為例示性，而非用以限制本實(shí)用新型申請(qǐng)專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置，該裝置布控于一口鉆鑿的多級(jí)地下水監(jiān)測井中，該井的深度穿過若干含水層段；其特征在于各相鄰含水層段之間相互密閉隔離；在成井后的各監(jiān)測層位置井管局部段安裝進(jìn)水窗口短節(jié)總成，包括開進(jìn)水窗口，各進(jìn)水窗口的進(jìn)水口與一氣壓泵的進(jìn)水管接頭相連通，這些氣壓泵的送氣口和出水口分別經(jīng)由送氣管和出水管連通到地表，在各氣壓泵的進(jìn)水及出水的管路中分別設(shè)有止逆閥；在地表上至少設(shè)有一組供氣單元，該供氣單元由一氣源與空氣調(diào)節(jié)器連接組合構(gòu)成， 工作時(shí)段的空氣調(diào)節(jié)器的出口與需要取樣的送風(fēng)口即時(shí)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的監(jiān)測層設(shè)置在每一個(gè)含水層段，或選取其中部分的含水層段分別作為監(jiān)測層；在每一個(gè)監(jiān)測層至少設(shè)一監(jiān)測點(diǎn)，若設(shè)有兩個(gè)以上的監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，各監(jiān)測點(diǎn)設(shè)在不同高度點(diǎn)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的多級(jí)地下水監(jiān)測井為小直徑鉆井，其鉆井井管的直徑為能夠包容所有與監(jiān)測點(diǎn)氣壓泵連接用的送氣管和出水管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的氣源采用空壓機(jī)或氣瓶。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置，其特征在于監(jiān)測點(diǎn)選取在該監(jiān)測層中透水性好的地段；對(duì)于層厚且污染重的監(jiān)測層設(shè)立兩個(gè)以上的監(jiān)測點(diǎn)，各監(jiān)測點(diǎn)位于不同高位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置，其特征在于監(jiān)測點(diǎn)處相鄰層的地下水之間的密閉隔離采用一對(duì)間隔的膨脹橡膠套。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多級(jí)監(jiān)測井氣壓泵取樣系統(tǒng)裝置，該裝置布控于一口鉆鑿的多級(jí)地下水監(jiān)測井中，該井的深度穿過若干含水層段；各相鄰含水層段之間相互密閉隔離；在成井后的各監(jiān)測層位置井管局部段安裝進(jìn)水窗口短節(jié)總成，包括開進(jìn)水窗口，各進(jìn)水窗口的進(jìn)水口與一氣壓泵的進(jìn)水管接頭相連通，這些氣壓泵的送氣口和出水口分別經(jīng)由送氣管和出水管連通到地表，在各氣壓泵的進(jìn)水及出水的管路中分別設(shè)有止逆閥；在地表上至少設(shè)有一組供氣單元，該供氣單元由一氣源與空氣調(diào)節(jié)器連接組合構(gòu)成，工作時(shí)段的空氣調(diào)節(jié)器的出口與需要取樣的送風(fēng)口即時(shí)連接。其能夠方便、快捷的提取到具有成分代表性的水樣品，簡單、實(shí)用且成本低廉。
文檔編號(hào)G01N1/14GK202853933SQ20122035386
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者王建增, 蔡五田, 葉成明 申請(qǐng)人:中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心