一种地下水集成采样装置的制作方法

本发明涉及地下水采样装置技术领域，尤其是涉及一种地下水集成采样装置。

背景技术：

地下水是我国重要的水资源，特别是针对我国沿海城市、内陆城市以及北方大中城市。然而，随着工农业生产生活需水量的急剧增长，污水排放量逐年增加，使得我国地下水贫乏和污染形势愈加严峻。那么，合理开发、提高利用效率和优化地下水质量对于我国生态经济的绿色可持续发展将变得尤为重要。其中对地下水的长期科学监测和化学分析是实现该目标必不可少的重要基础。

目前，我国对地下水的采样调查重视度大幅提升，特别是对直接关系国民生活健康的地下水富营养化和重金属检测等方面做出了巨大的努力。然而，现有的地下水采样技术主要为打井泵取法、坑槽挖取法和Pushpoint直插法等，上述已有采样方法或成本高、耗时耗力，或采集过程与地表水、气接触易受污染，或得到的水样浑浊需再过滤、操作时间间隔较长导致水样易变质。因此，在地下水采样时降低成本、提高效率、保证原始性质和精简集成预处理过程是设计地下水采样装置需综合考虑的重要因素。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种地下水集成采样装置，以解决现有技术中存在的采样方法耗时耗力，采集过程与地表水、气接触易受污染或得到的水样浑浊再过滤、操作时间间隔较长水样易变质的技术问题。

本发明提供的一种地下水集成采样装置，包括用于采集地下水的采样装置主体、与所述采样装置主体连接的活塞泵和用于过滤地下水的过滤器；所述过滤器上连接有用于取样的取样瓶；

所述活塞泵包括泵体、推拉杆和设置在所述泵体内的活塞；所述泵体为中空结构，在所述泵体内设置有将泵体内部分隔成用于活塞上下移动的容腔和用于储水的储水腔的内隔孔板；在所述泵体上设置有与储水腔连通的进水管，所述进水管与所述采样装置主体连接；

所述推拉杆下端通过设置在所述泵体上的穿孔与所述活塞连接；

在所述储水腔内设置有用于堵住进水管的止水球；在所述储水腔内设置有限制止水球活动范围的限制孔壳；

所述泵体上设置有与储水腔连通的出水管，所述出水管通过连通管与所述过滤器连接；在所述出水管上设置有限制水流向的止逆阀。

进一步地，所述采样装置主体包括用于采集地下水的罐体和设置在罐体上用于测量压力的压力计；所述罐体上设置有用于通气的通气管和与所述进水管连通的第一取水管；所述通气管和所述第一取水管上均设置有阀门。

进一步地，所述罐体上设置有开口，在所述开口处设置有封堵塞，所述通气管、所述第一取水管和所述压力计均穿过所述封堵塞插入到罐体中；

所述通气管与所述压力计下端位于所述罐体的上部，所述第一取水管下端位于所述罐体下部。

进一步地，所述采样装置主体下端设置有用于深入地下的螺旋钻，在所述采样装置主体上端设置有用于旋转所述采样装置主体的钻杆。

进一步地，所述采样装置主体包括外滤筒、内滤筒和抽水芯管；所述外滤筒内设置有内滤筒，在所述内滤筒中设置有抽水芯管；

所述钻杆为中空结构，在钻杆上设置有两个开口，一个所述开口与所述抽水芯管连通，另一个所述开口通过连通管与所述进水管连通。

进一步地，所述外滤筒与所述内滤筒之间填充有用于过滤的粗砂；所述内滤筒与抽水芯管之间设置有用于过滤的过滤层；在所述外滤筒外包裹有用于过滤的钢纱网。

进一步地，所述过滤器包括过滤器主体，所述过滤器主体为中空结构，在所述过滤器主体内设置有过滤腔，在所述过滤腔内设置有将过滤腔分隔为上过滤腔和下过滤腔的内隔过滤板；所述过滤器主体上设置有与上过滤腔连通的第二进水管和与所述下过滤腔连通的第二出水管；在所述第二出水管上设置有阀门；

所述第二出水管通过分流管与所述取样瓶连接。

进一步地，所述分流管包括第三进水管和至少一个分支流管；所述第三进水管通过连通管与所述第二出水管连接，所述分支流管通过连通管与所述取样瓶连接；

在所述分支流管上设置有用于开关的阀门。

进一步地，所述取样瓶上设置有第四进水管和用于排气或水的排气管；所述第四进水管与所述分支流管通过连通管连通；在所述排气管上设置有阀门。

进一步地，所述过滤器主体上设置有加液器，在所述加液器上设置有与下过滤腔连通的加液管，在所述加液管上设置有阀门。

本发明提供的地下水集成采样装置，在使用时，将采样装置主体达到预定的深度，利用活塞泵，抽取该深度处地下水，并将水样送到过滤器，过滤后(根据情况添加稳定剂)的水样，进入不同的取样瓶中进行封存；

整个采样过程中，装置对地下水样进行了多重的过滤，能够除去泥沙和其他微小杂质，保证水样的清洁稳定性；

从地下水的汇集、抽取、过滤、添加试剂到封存，整套装置全程有效地隔绝了空气和其他水体的混入污染，并有效防止水样氧化还原状态的变化和溶解气体的挥发，保证了水样成分的原始稳定状态和采集数据的精确性；

整个采样过程，集成化流水作业，提高了采样水量，加快了采样速率，降低了时间、人力成本；

本发明的地下水集成采样装置的适用范围扩大，特别是对中低渗透性含水层，降低了钻井和大功率泵用电成本，集成化预处理过程，操作便捷高效，保真水样性质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种地下水集成采样装置的结构示意图；

图2为图1所示的一种地下水集成采样装置的活塞泵的结构示意图；

图3为图1所示的一种地下水集成采样装置的采样装置主体的结构示意图；

图4为图1所示的一种地下水集成采样装置的采样装置主体的另一种结构示意图；

图5为图1所示的一种地下水集成采样装置的过滤器的结构示意图；

图6为图1所示的一种地下水集成采样装置的取样瓶的结构示意图。

附图标记：

1－活塞泵； 2－采样装置主体； 3－过滤器；

4－取样瓶； 5－分流管； 6－推拉杆；

7－活塞； 8－内隔孔板； 9－出水管；

10－容腔； 11－储水腔； 12－限制孔壳；

13－止水球； 14－进水管； 15－钻杆；

16－抽水芯管； 17－内滤筒； 18－外滤筒；

19－螺旋钻； 20－上过滤腔； 21－下过滤腔；

22－第二进水管； 23－第二出水管； 24－连通管；

25－内隔过滤板； 26－加液器； 27－加液管；

28－第三进水管； 29－分支流管； 30－排气管；

31－第四进水管； 32－罐体； 33－通气管；

34－第一取水管； 35－压力计； 36－阀门；

37－封堵塞。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图2所示，本实施例提供的地下水集成采样装置，包括用于采集地下水的采样装置主体2、与采样装置主体2连接的活塞泵1和用于过滤地下水的过滤器3；过滤器3上连接有用于取样的取样瓶4；

活塞泵1包括泵体、推拉杆6和设置在泵体内的活塞7；泵体为中空结构，在泵体内设置有将泵体内部分隔成用于活塞7上下移动的容腔10和用于储水的储水腔11的内隔孔板8；在泵体上设置有与储水腔11连通的进水管14，进水管14与采样装置主体2连接；

推拉杆6下端通过设置在泵体上的穿孔与活塞7连接；

在储水腔11内设置有用于堵住进水管14的止水球13；在储水腔11内设置有限制止水球13活动范围的限制孔壳12；

泵体上设置有与储水腔11连通的出水管9，出水管9通过连通管24与过滤器3连接；在出水管9上设置有限制水流向的止逆阀。

在本实施例中，通过活塞泵1连接采样装置主体2，采样装置主体2将地下水收集后，通过活塞泵1将地下水排入到过滤器3，经过过滤器3的过滤，地下水流入到取样瓶4中，完成地下水的取样采集。

通过推拉杆6推动活塞7在容腔10内移动，当活塞7向上运动的时候，止水球13未封堵住进水管14，地下水能够通过进水管14流入到储水腔11中；当推拉杆6带动活塞7向下运动的时候，由于气压的作用，止水球13被气压压在进水管14处，使储水腔11内的水不会从进水管14流出，从出水管9流出，出水管9上有止逆阀，所以储水腔11的水只能从出水管9流出，不能从出水管9流入到储水腔11。

限制孔壳12上有多个孔，水和气体能够从限制孔壳12上流入流出；限制孔壳12将止水球13限制在进水管14处，保证在活塞7向下运动的时候，能够迅速的堵住进水管14，防止地下水从进水管14流出。

在整个过程中隔绝空气和防止了其他水体的混入，有效的防止水样氧气还原状态的变化和溶解气体的挥发，保证了水样成分的原始稳定状态和采集数据的精确性。

参照图3所示，进一步地，采样装置主体2包括用于采集地下水的罐体32和设置在罐体32上用于测量压力的压力计35；罐体32上设置有用于通气的通气管33和与进水管14连通的第一取水管34；通气管33和第一取水管34上均设置有阀门36。

在本实施例中，罐体32上设置有测量罐体32内部压力的压力计35，通气管33通过连接活塞泵1，能够将罐体32内的气体排出，使其内部成为负压状态，有利于罐体32外的地下水流入到罐体32内；第一取水管34与进水管14连通，在需要取水的时候，通过活塞泵1，将罐体32内的地下水取出。

罐体32为陶土罐，陶土罐具有密集微细孔隙结构，对低渗透沉积层中地下水的汇集具有良好的“汇水挡泥”作用；成本低，汇水效果好，特别适用于低渗泥滩中地下水样的长期观察采集；罐体32也可以采用烧结PE材料，它是低压超高分子量聚乙烯材料烧结而成的微孔材料，对超精度颗粒同样具有良好的截滤作用。

在使用的时候，将罐体32埋设于预定的深度，将通气管33与活塞泵1连接，将通气管33上的阀门36打开，关闭第一取水管34上的阀门36，推拉推拉杆6，使其罐体32内的气体被抽出；抽气完成后将通气管33上的阀门36关闭；使罐体32内部呈现负压状态，静止一段时间，沉积层恢复原状后，通过压力计35读数的增大量，来得到罐体32内汇集地下水的体积，若水量少于取样量，不定期的检查压力计35，并重复降低罐体32内的压力；达到取样量要求后，同时打开通气管33和第一取水管34上的阀门36；通过活塞泵1将罐体32内的地下水，输送到过滤器3后，进行取样。

参照图3所示，进一步地，罐体32上设置有开口，在开口处设置有封堵塞37，通气管33、第一取水管34和压力计35均穿过封堵塞37插入到罐体32中；

通气管33与压力计35下端位于罐体32的上部，第一取水管34下端位于罐体32下部。

在本实施例中，罐体32上开口处设置有用于封堵的封堵塞37，这样能够保证罐体32的密封，在封堵塞37上设置有用于通气的通气管33、第一取水管34和压力计35，第一取水管34深入到罐体32内部深处，这样取样的时候，能够将罐体32内部的地下水取出，能够将罐体32的地下水收集的更干净；通气管33下端位于罐体32内部上端，在对罐体32反复抽气的时候，将避免收集的地下水被吸走。

参照图4所示，进一步地，采样装置主体2下端设置有用于深入地下的螺旋钻19，在采样装置主体2上端设置有用于旋转采样装置主体2的钻杆15。

在本实施例中，采样装置主体2下端设置螺旋钻19，通过钻杆15旋转整个采样装置主体2，通过螺旋钻19的转动，采样装置主体2能够深入到地下，进行地下水的收集取样。

基于上述实施例基础之上，进一步地，采样装置主体2包括外滤筒18、内滤筒17和抽水芯管16；外滤筒18内设置有内滤筒17，在内滤筒17中设置有抽水芯管16；

钻杆15为中空结构，在钻杆15上设置有两个开口，一个开口与抽水芯管16连通，另一个开口通过连通管24与进水管14连通。

在本实施例中，外滤筒18和内滤筒17上均设置有多个过滤孔，在内滤筒17内的中心设置有抽水芯管16，抽水芯管16连接钻杆15，活塞泵1通过连通管24连接钻杆15，通过钻杆15用抽水芯管16将内滤筒17内的收集的地下水运输到活塞泵1中，实现地下水的收集。

基于上述实施例基础之上，进一步地，外滤筒18与内滤筒17之间填充有用于过滤的粗砂；内滤筒17与抽水芯管16之间设置有用于过滤的过滤层；在外滤筒18外包裹有用于过滤的过滤网。

为了能够收集更干净的地下水，在外滤筒18和内滤筒17之间的空间填充粗砂，在内滤筒17和抽水芯管16之间设置滤芯或者纯净海绵；在将在外滤筒18上包裹过滤网，过滤网可以采用微细目钢纱网；这样过滤网、粗砂和海绵形成三级过滤，这样收集的地下水能够初步过滤掉杂质，其中滤芯和纯净海绵除了起到过滤的目的，还具有持水的目的，这样滤芯和海绵将地下水收集在内滤筒17内，这样有利于抽水芯管16在内滤筒17内吸水。

参照图5所示，进一步地，过滤器3包括过滤器主体，过滤器主体为中空结构，在过滤器主体内设置有过滤腔，在过滤腔内设置有将过滤腔分隔为上过滤腔20和下过滤腔21的内隔过滤板25；过滤器主体上设置有与上过滤腔20连通的第二进水管22和与下过滤腔21连通的第二出水管23；在第二出水管23上设置有阀门36；

第二出水管23通过分流管5与取样瓶4连接。

在本实施例中，过滤器主体内为中空的结构，活塞泵1将收集到的地下水通过出水管9排入到上过滤腔20中，经过内隔过滤板25的过滤，地下水进入下过滤腔21；为了能够更好的过滤地下水，在内隔过滤板25上铺设有用于过滤的醋酸纤维膜，起到第四层精细过滤地下水的目的。

在过滤器主体外壁上标有容积刻度；其中第二进水管22设置在过滤器主体上的顶盖上，顶盖与过滤器主体螺纹连接；这样方便更换内隔过滤板25上铺设的用于过滤的过滤膜；过滤器主体上部为圆柱状，下部为漏斗状，当通过加液器26将试剂添加到漏斗状的过滤器主体处，漏斗状的过滤器主体部分能够起到对水样与添加的试剂均匀混合的作用。

参照图6所示，进一步地，分流管5包括第三进水管28和至少一个分支流管29；第三进水管28通过连通管24与第二出水管23连接，分支流管29通过连通管24与取样瓶4连接；

在分支流管29上设置有用于开关的阀门36。

为了能够连接多个取样瓶4，第二出水管23通过分流管5连接多个取样瓶4，分流管5的第三进水管28上可以设置多个分支流管29，每一个分支流管29连接一个取样瓶4；这样能够取样多个；在每一个分支流管29上均设置有阀门36，通过各个阀门36之间的配合，保证每一次地下水仅仅会流入到一个取样瓶4中，在一个取样瓶4收集到样品以后，在通过调控阀门36，使地下水流入到下一个取样瓶4中，这样依次能够取样多个。

基于上述实施例基础之上，进一步地，取样瓶4上设置有第四进水管31和用于排气或水的排气管30；第四进水管31与分支流管29通过连通管24连通；在排气管30上设置有阀门36。

在本实施例中，取样瓶4上设置有用于排出取样瓶4中气体的排气管30，分支流管29与第四进水管31连通，当取样瓶4取样的时候，打开与取样瓶4相对应的分支流管29上的阀门36，关闭其他分支流管29上的阀门36，地下水经过过滤器3过滤，通过第二出水管23流入第三进水管28，通过打开了阀门36的分支流管29流入到取样瓶4中，此时取样瓶4上的排气管30上的阀门36也打开，这样地下水流入到取样瓶4中的时候，取样瓶4中的气体从排气管30中排出，当取样完成，关闭排气管30上的阀门36，防止空气从排气管30进入到取样瓶4中，影响样品。

当取样瓶4取样后，断开连接在分支流管29与第四进水管31之间的连通管24，然后进行封存。

分流管5上的第三进水管28上可以设置两个分支流管29，这样每一个分支流管29上连接一个取样瓶4，这样在操作的时候，能够轮流的进行取样，一个取样瓶4取样后，再更换取样瓶4的时候，另一个分支流管29上的取样瓶4继续取样；这样重复交替的取样，能够收集多样品。

基于上述实施例基础之上，进一步地，过滤器主体上设置有加液器26，在加液器26上设置有与下过滤腔21连通的加液管27，在加液管27上设置有阀门36。

在本实施例中，过滤器3上设置有用于加液的加液器26，在加夜器内有用于添加的试剂(如：酸、氯仿或者其他稳定剂)，将试剂按照比例通过加液管27注入下过滤腔21中，在下过滤腔21中与地下水样品进行均匀混合，有效地避免了空气接触和其他杂质的污染。

在加液器26上也标有体积刻度，这样能够控制添加试剂的比例。

本发明提供的地下水集成采样装置，在使用时，将采样装置主体2达到预定的深度，利用活塞泵1，抽取该深度处地下水，并将水样送到过滤器3，过滤后(根据情况添加稳定剂)的水样，通过分流管5进入不同的取样瓶4中进行封存；

整个采样过程中，装置对地下水样进行了多重过滤，能够除去泥沙和其他微小杂质，保证水样的清洁稳定性；

从地下水的汇集、抽取、过滤、添加试剂到封存，整套装置全程有效地隔绝了空气和其他水体的混入污染，并有效防止水样氧化还原状态的变化和溶解气体的挥发，保证了水样成分的原始稳定状态和采集数据的精确性；

整个采样过程，集成化流水作业，提高了采样水量，加快了采样速率，降低了时间、人力成本；

本发明的地下水集成采样装置的适用范围扩大，特别是对中低渗透性含水层，降低了钻井和大功率泵用电成本，集成化预处理过程，操作便捷高效，保真水样性质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。