一種適用于單井地下水無擾動(dòng)自動(dòng)采樣裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種適用于單井地下水無擾動(dòng)自動(dòng)采樣裝置。
[0002]本發(fā)明還涉及利用上述自動(dòng)采樣裝置采集地下水的方法。
技術(shù)背景
[0003]地下水廣泛埋藏于地表以下，具有厭氧、無光以及低溫等特點(diǎn)。地下水，是指地表以下60米內(nèi)的含水層。由于其埋層淺，未經(jīng)深層巖石過濾，水體極易被工廠排放的污水和農(nóng)田殘留的農(nóng)藥污染。由于污染物在包氣帶內(nèi)經(jīng)吸附、過濾、離子交換以及生物化學(xué)作用等凈化作用，相比較其他水體，地下水污染物含量較少，甚至達(dá)到痕量級別。目前國內(nèi)地下水采樣以人工采樣為主，取樣過程中易于受到外界因素的干擾，導(dǎo)致所獲取地下水樣品不夠準(zhǔn)確，影響后續(xù)對地下水水質(zhì)等情況的分析。
[0004]目前，地下水樣品采集需要借助取樣設(shè)備，其種類比較多，主要有提桶式采樣器、氣囊式采樣泵、慣性泵、離心泵以及潛水泵等，然而這些設(shè)備在采樣過程中都存在對地下水樣品產(chǎn)生一定影響的不足，致使所獲得的地下水樣品的各項(xiàng)指標(biāo)發(fā)生變化。如使用bailer取樣器整個(gè)采樣裝置是在監(jiān)測井中下降過程中置換其內(nèi)部的地下水，另外取樣后需借助人工釋放裝置把閥門打開，重新將取出的地下水樣品裝入采樣瓶，此操作增加了與空氣的接觸時(shí)間，影響后續(xù)檢測地下水指標(biāo)的準(zhǔn)確性；離心泵和慣性泵都存在著采樣過程外力會(huì)對環(huán)境監(jiān)測井井體中地下水產(chǎn)生很大的攪動(dòng)，直接影響采集到水樣的代表性；目前在地下水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中，氣囊泵具有較好的采樣效果，被廣泛的使用，但是其操作程序較為繁瑣和配套設(shè)備多，直接導(dǎo)致其野外的現(xiàn)場使用效率下降，此外，由于外加氣壓的緣故，含溶解性氣體的地下水采樣時(shí)易產(chǎn)生影響。
[0005]因此，在采樣過程中如何減少對地下水所產(chǎn)生的擾動(dòng)，獲取無擾動(dòng)的地下水樣品成為地下水采樣設(shè)備的研發(fā)重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種適用于單井地下水無擾動(dòng)自動(dòng)采樣裝置。
[0007]本發(fā)明的又一目的是提供一種利用上述自動(dòng)裝置采集地下水的方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的適用于單井地下水無擾動(dòng)自動(dòng)采樣裝置，包括下端進(jìn)水模塊、儲(chǔ)水-進(jìn)水模塊、控制模塊和通信模塊；其中:
[0009]下端進(jìn)水模塊設(shè)于裝置的外筒的最底端，由一底面過濾網(wǎng)和置于該底面過濾網(wǎng)上方的單向閥組成，其中單向閥是由底端進(jìn)水；
[0010]進(jìn)水-儲(chǔ)水模塊置于下端進(jìn)水模塊之上，是在外筒內(nèi)設(shè)有一內(nèi)筒形成一雙層采樣筒，內(nèi)筒相對于外筒可自由活動(dòng)，雙層采樣筒的側(cè)壁上均設(shè)置有均勻分布孔狀或條紋狀進(jìn)水口 ；內(nèi)筒的底部由支撐裝置承托；
[0011]控制模塊置于內(nèi)筒的上方，由一微型電機(jī)通過聯(lián)軸器與內(nèi)筒的懸軸相連接，微型電機(jī)固定在外筒壁上；
[0012]通信模塊置于外筒的上端，由電路板和電路和板上的通信接口組成，該電路板連接一電源；
[0013]自動(dòng)采樣裝置與地表間由信號傳輸線相連。
[0014]所述的適用于單井地下水無擾動(dòng)自動(dòng)采樣裝置，其中，底面過濾網(wǎng)為不銹鋼絲濾網(wǎng)，單向閥為單向逆止球閥。
[0015]所述的適用于單井地下水無擾動(dòng)自動(dòng)采樣裝置，其中，外筒和內(nèi)筒為不銹鋼材質(zhì)，開孔弧度為30°，一周均勻多條橫向開孔，縱向?yàn)檫B續(xù)或分段開條紋，內(nèi)筒外壁上包裹一層橡膠，該橡膠表面噴涂有特氟龍，作為外筒和內(nèi)筒之間的密封；
[0016]所述的適用于單井地下水無擾動(dòng)自動(dòng)采樣裝置，其中，聯(lián)軸器是微型電機(jī)控制雙層筒的閉合連接部件。
[0017]所述的適用于單井地下水無擾動(dòng)自動(dòng)采樣裝置，其中，微型電機(jī)為微型減速電機(jī)，通過限位開關(guān)限制電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)角度。
[0018]所述的適用于單井地下水無擾動(dòng)自動(dòng)采樣裝置，其中，信號傳輸線用作提升自動(dòng)采樣裝置的井繩。
[0019]本發(fā)明提供的利用上述自動(dòng)采樣裝置采集地下水的方法:
[0020]I)對采樣裝置進(jìn)行定時(shí)開/關(guān)設(shè)置；
[0021 ] 2)通過井繩將自動(dòng)采樣裝置放到監(jiān)測井中預(yù)定深度，通過微型電機(jī)將內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)至外筒和內(nèi)筒的進(jìn)水口暴露于井水中；
[0022]3)通過微型電機(jī)將內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)至與外筒逆向45°角，隔水密封；
[0023]4)將自動(dòng)采樣裝置提至地面，通過頂針裝置取水。
[0024]所述的方法，其中，微型電機(jī)對內(nèi)筒的旋轉(zhuǎn)是通過電路板上的定時(shí)開/關(guān)設(shè)置。
[0025]所述的方法，其中，自動(dòng)采樣裝置提至地面過程中，在重力作用下由單向閥阻止自動(dòng)采樣裝置內(nèi)的水流出。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0027]1、本發(fā)明的采樣裝置可根據(jù)地下水流速快慢設(shè)置時(shí)間，以保證采樣裝置下降過程中采樣裝置內(nèi)所采集的地下水均已被置換；
[0028]2、本發(fā)明可側(cè)面與地下水水流方向一致進(jìn)水，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉合止水，準(zhǔn)確獲取地下水樣品，實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)采樣的目的。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明提供的適用于單井地下水無擾動(dòng)采樣裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為本發(fā)明的采樣裝置內(nèi)筒壁示意圖。
[0031]附圖中符號說明
[0032]I底面過濾網(wǎng)；2單向閥；3支撐裝置；4內(nèi)筒；5條紋或針孔進(jìn)水口 ；6內(nèi)筒和外筒間隙；7外筒；8聯(lián)軸器；9微型電機(jī)；10電路板；11接口 ；12鋰電池；13繩帽；14表面涂特氟龍的橡膠。
【具體實(shí)施方式】
[0033]本發(fā)明的適用于單井地下水無擾動(dòng)采樣裝置，包括下端進(jìn)水模塊、儲(chǔ)水-進(jìn)水模塊、控制模塊、通信模塊。下端進(jìn)水模塊主要是由底面過濾網(wǎng)和單向閥組成，其中單向閥是由底端進(jìn)水；進(jìn)水-儲(chǔ)水模塊是由雙層采樣筒、進(jìn)水口組成，其中進(jìn)水口位于圓柱體的側(cè)壁，雙層采樣筒上均設(shè)置均勻分布孔狀或條紋狀進(jìn)水口。雙層筒可自由活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)二者“錯(cuò)位”止水?？刂颇K則由聯(lián)軸器、微型減速電機(jī)組成，聯(lián)軸器是微型電機(jī)控制雙層筒的閉合連接部件；通信模塊由電源和通信接口、電路板組成。采樣裝置與地表間由信號傳輸線相連，此信號傳輸線可用作提升裝置。
[0034]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的自動(dòng)采樣裝置做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0035]如圖1、圖2中所示，本發(fā)明所述的適用于單井地下水無擾動(dòng)采樣裝置，包括下端進(jìn)