专利名称：一种多级监测井气压泵取样系统装置的制作方法
技术领域：
一种多级监测井气压泵取样系统装置技术领域[0001]本实用新型涉及地下水污染监测技术，尤其涉及一种多级监测井气压泵取样系统 装置及其方法。
背景技术：
[0002]目前，国内外的地下水监测井形式有丛式监测井、巢式监测井、多通道管监测井和 多级监测井，监测井的发展方向向着一井多层监测和小直径的方向发展。[0003]现在国内采地下水样的装置多采用取样桶和惯性泵，国外多采用气囊泵、真空泵 (水位在8米以上时使用)和蠕动泵采集地下水样品。如何在小直径的监测井采取高质量水 样品无疑气囊泵是较好的采样工具。但加工小于IOmm直径的气囊泵有一定难度，现在国内 没有此类产品，国外虽有8mm直径的气囊泵，但价格非常昂贵，且取样繁琐，多有不便。基于 以上原因，限制了我国多级地下水监测井的发展，亟待找到一种好的方式方法来解决这个 问题。实用新型内容[0004]本实用新型的目的是提供一种多级监测井气压泵取样系统装置，其能够克服现有 技术的不足，方便、快捷的提取到具有成分代表性的水样品。[0005]为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案[0006]一种多级监测井气压泵取样系统装置，该装置布控于一口钻凿的多级地下水监测 井中，该井的深度穿过若干含水层段；[0007]各相邻含水层段之间相互密闭隔离；[0008]在成井后的各监测层位置井管局部段安装进水窗口短节总成，包括开进水窗口， 各进水窗口的进水口与一气压泵的进水管接头相连通，这些气压泵的送气口和出水口分别 经由送气管和出水管连通到地表，在各气压泵的进水及出水的管路中分别设有止逆阀；[0009]在地表上至少设有一组供气单元，该供气单元由一气源与空气调节器连接组合构 成，工作时段的空气调节器的出口与需要取样的送风口即时连接。[0010]所述的监测层设置在每一个含水层段，或选取其中部分的含水层段分别作为监 测层；在每一个监测层至少设一监测点，若设有两个以上的监测点时，各监测点设在不同高 度点上。[0011]所述的多级地下水监测井为小直径钻井，其钻井井管的直径为能够包容所有与监 测点气压泵连接用的送气管和出水管。[0012]所述多级监测井气压泵取样系统装置中，所述的气源采用空压机或气瓶。[0013]监测点选取在该监测层中透水性好的地段；对于层厚且污染重的监测层设立两个 以上的监测点，各监测点位于不同高位置。[0014]监测点处相邻层的地下水之间的密闭隔离采用膨胀橡胶套，该膨胀橡胶套根据成 井井管壁与待密闭隔离点位置处钻凿井井壁间的间隔设计并预制，并按所需密封的监测点所在监测层的取水厚度要求设定两个膨胀橡胶套上下之间的距离。[0015]本实用新型多级监测井气压泵取样系统装置弥补了现有多级监测井取样工艺的 不足，简化了取样装置的结构。与国外多级监测井取样工艺相比具有很大的优越性，尤其是 采样成本约是国外采样成本的百分之一。[0016]本实用新型的优点是[0017]1.利用一 口小直径的监测井既可以进行多层地下水的监测和同层不同高度地下 水监测，简单、实用、成本低廉，极具有中国特色；[0018]2.采样时的每层地下水只用唯一的送风管和唯一的出水管，且送风管和出水管比 较细，这样可以减少井水的置换时间，能够方便、快捷的提取到具有成分代表性和高度代表 性的水样品；[0019]3.待测点的水样品真实位置准确，能够采集到含有挥发性有机物的水样品，适合 中国国情，具有很高的实用性和先进性。
[0020]图1为本实用新型多级监测井的成井及内置取样系统部分的示意图。[0021]图2为本实用新型多级监测井气压泵取样系统装置构成原理示意图。[0022]图3为本实用新型气压泵的结构示意图。[0023]图4是本实用新型气压泵的工作原理示意图(状态一)。[0024]图5是本实用新型气压泵的工作原理示意图(状态二)。[0025]图6是本实用新型气压泵的工作原理示意图(状态三)。[0026]图7是本实用新型气压泵的工作原理示意图(状态四)。[0027]
以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明。[0028]图1中1.监测井，2.密闭装置，3.成井，4.气压泵，43.进水管，5.出水管，6. 送气管，7.岩层剖面。[0029]图2中1.监测井井管，2.监测井孔壁，3.进水管，4.气压泵，5.进水窗口，6.封 闭物，7.静止水位，8.出水管，9.送风管，10.调节器，11.气源。[0030]图3中4.气压泵，41.泵体，42.送风口，43.进水管，44.进水口单向阀，45.出 水管，46.出水口单向阀。[0031]图4至图7中1.监测井井管，2.进水管，3.进水口单向阀，4.出水口单向阀， 5.送风管的水面行程距离，6.地下水静止水位，7.出水管，8.送风管，9.空气调节器， 10.气源。
具体实施方式
[0032]本实用新型提供了一种地下水多级监测井气压泵取样系统装置，该取样系统装置 可以在一个监测井中监测数层或数十层具有某一高度特性的地下水。如图1所示实施例， 首先要完成多级监测井气压泵取样系统装置的设置先钻凿一口深度穿过多层含水段7(或 者说井深超过水位若干米)的多级地下水监测井1，选取监测层及确立监测点，并利用成井 技术建立成井3，将监测点处相邻层的地下水之间用密闭装置2隔开，可以是根据成井井管 壁与待密闭隔离点位置处钻凿井井壁间的间隔设计并预制一膨胀橡胶套，先根据待密封监测点所在监测层的取水厚度要求调整好两个膨胀橡胶套上下之间的距离，将调整好的一对 膨胀橡胶套下到钻凿井中待密封监测点位置处，其遇水后自然膨胀而将该监测点相邻层的 地下水之间密闭隔开。[0033]在需要监测的位置安装进水窗口短节总成，所述的进水窗口短节总成包括开设进 水窗口，并在进水窗口外面安装过滤器，如包裹过滤网，优选的采用两层不锈钢过滤网。进 水窗口的井管外面上下两端附近安装封闭装置，进水窗口的井管里面(进水口)与一气压泵 4的进水管43相连，气压泵的送气口和出水口分别由送气管6和出水管5(可以是细小塑料 管)连接通到地表。进水窗口短节总成实际是井管的一部分，连接在需要监测的深度位置， 其安装的数量由需要监测的层数及每层中的监测点个数所决定，图1所示实施例中设立了 3个监测点，故安装3个进水窗口短节总成。[0034]为帮助理解，图2示出了本实用新型多级监测井气压泵取样系统装置一具体实施 例的构成原理示意图，包括监测井井管1、监测井孔壁2、进水管3、气压泵4、进水窗口 5、封 闭物6 (即可以是膨胀橡胶套)、静止水位7、出水管8、送风管9、调节器10和气源11。[0035]所述的气压泵4的结构构成可参见图3，由泵体41、送风口 42、出水管45、出水口 单向阀46、进水管43和进水口单向阀44组成。泵体所处的位置在进水窗口的里面，泵体 的送风口通过小直径塑料管连接到地表，泵体的出水管内安装止逆阀(出水口单向阀46)也 连接到地表，止逆阀的作用是防止出水口的水倒流。泵体的进水口安装止逆阀(进水口单向 阀44)与进水窗口相连，实际上是与含水层相同，止逆阀的作用是允许地层的水进入泵体， 相反则不通。[0036]所述的气源可以是空压机或装满一定压力空气的气瓶。[0037]本实用新型在选择监测层及监测点时可以按如下原则确立监测点选取在透水性 好的地段(如沙层地段，尽量避开粘性土地段)；对于层厚且污染重的监测层可以多设监测 点，不同的监测点位于不同高位置(如在该层段的上、下，或上、中、下位置)。[0038]采用本实用新型技术的一大特性，是钻凿的监测井直径可以根据监测点数量的需 要而设计大小，对于监测点数量不很多时，监测井直径可钻凿得较小(如图1所示的实施 例，监测井直径55 80mm即可满足要求)，以可以正常布控及输送所有出水管和送风管为 满足的前提。[0039]根据各监测点所在位置的不同，由气源和空气调节器向气压泵内充压的时间及大 小亦可以不同取样监测点的水位越深，由气源和空气调节器向气压泵内的充压压力越大， 充压时间与泄压时间的比值也相对越大。[0040]需要取样时将地表的气源与空气调节器连接，空气调节器的出口与送风口连接， 达到提取样品的目的。[0041]本实用新型多级监测井气压泵采样技术的工作过程及气压泵工作原理是在完成 了多级监测井气压泵取样系统装置的设置后，气源10和空气调节器9没有工作时的初始状 态可参见图4，地下水在压力作用下通过进水管2打开进水口单向阀3进入泵体，一路进入 送风管8，使得送风管8里面的水面基本是自然水位6，另外一路打开出水口单向阀4进入 出水管7，出水管里面的水位也基本是自然水位6。当气源10和空气调节器9工作后，送风 管8里面的风压增大压缩送风管8里的水面使其打开出水口单向阀4进入出水管，使得出 水管7的水位上升一个行程SI，此时进水口单向阀2是关闭的以防止泵体的水倒流入含水层；如图5所示。当空气调节器9泄压时送风管8里面的空气压力减小，地层的水又会打开 进水口单向阀2进入到泵体，使得送风管8里面的水面上升一个行程S，即复原到原来的位 置，而此时出水口单向阀4是关闭的，防止出水管的水倒流回地层，如图6所示。当空气调 节器9再增压时送风管8里面的空气压力使得出水管7的水位再上升一个行程S2，如此反 复将地层的水提出地表，如图7所示。[0042]上述各实施例可在不脱离本实用新型的范围下加以若干变化，故以上的说明所包 含应视为例示性，而非用以限制本实用新型申请专利的保护范围。
权利要求1.一种多级监测井气压泵取样系统装置，该装置布控于一口钻凿的多级地下水监测井中，该井的深度穿过若干含水层段；其特征在于各相邻含水层段之间相互密闭隔离；在成井后的各监测层位置井管局部段安装进水窗口短节总成，包括开进水窗口，各进水窗口的进水口与一气压泵的进水管接头相连通，这些气压泵的送气口和出水口分别经由送气管和出水管连通到地表，在各气压泵的进水及出水的管路中分别设有止逆阀；在地表上至少设有一组供气单元，该供气单元由一气源与空气调节器连接组合构成， 工作时段的空气调节器的出口与需要取样的送风口即时连接。
2.根据权利要求1所述的多级监测井气压泵取样系统装置，其特征在于所述的监测层设置在每一个含水层段，或选取其中部分的含水层段分别作为监测层；在每一个监测层至少设一监测点，若设有两个以上的监测点时，各监测点设在不同高度点上。
3.根据权利要求1所述的多级监测井气压泵取样系统装置，其特征在于所述的多级地下水监测井为小直径钻井，其钻井井管的直径为能够包容所有与监测点气压泵连接用的送气管和出水管。
4.根据权利要求1所述的多级监测井气压泵取样系统装置，其特征在于所述的气源采用空压机或气瓶。
5.根据权利要求2所述的多级监测井气压泵取样系统装置，其特征在于监测点选取在该监测层中透水性好的地段；对于层厚且污染重的监测层设立两个以上的监测点，各监测点位于不同高位置。
6.根据权利要求2所述的多级监测井气压泵取样系统装置，其特征在于监测点处相邻层的地下水之间的密闭隔离采用一对间隔的膨胀橡胶套。
专利摘要本实用新型公开了一种多级监测井气压泵取样系统装置，该装置布控于一口钻凿的多级地下水监测井中，该井的深度穿过若干含水层段；各相邻含水层段之间相互密闭隔离；在成井后的各监测层位置井管局部段安装进水窗口短节总成，包括开进水窗口，各进水窗口的进水口与一气压泵的进水管接头相连通，这些气压泵的送气口和出水口分别经由送气管和出水管连通到地表，在各气压泵的进水及出水的管路中分别设有止逆阀；在地表上至少设有一组供气单元，该供气单元由一气源与空气调节器连接组合构成，工作时段的空气调节器的出口与需要取样的送风口即时连接。其能够方便、快捷的提取到具有成分代表性的水样品，简单、实用且成本低廉。
文档编号G01N1/14GK202853933SQ20122035386
公开日2013年4月3日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者王建增, 蔡五田, 叶成明 申请人:中国地质调查局水文地质环境地质调查中心