地下水分层采样和分层修复装置的制作方法

本发明涉及一种地下水分层采样和分层修复装置，主要用于指定深度地下水水样的采样和原位修复，属于环境科学与工程技术领域。

背景技术：

据2013年《中国环境状况公报》，全国4778个地下水环境质量监测点中，水质呈较差级、极差级的监测点比例分别为43.91％、15.7％。地下水水质的恶化使得本来就相对短缺的地下水资源可利用量越来越少，随着我国城市化与工业化进程加快，部分地区地下水污染问题日益突出，给人民群众生产生活造成严重影响。地下水环境保护工作受到高度重视，地下水环境保护与污染控制工作力度不断加强。

由于地下含水层的非均质性等原因，地下水污染往往具有分层性，即不同深度的地层具有不同的污染特征，因此，需要分层采样调查和分层修复。目前已有定深度分层采样和修复的装置研究。但大都一旦采样或修复丼做成后，就只能在固定深度采样或修复，无法在实施过程中灵活改变采样位置和修复位置。如中国专利公布号CN 205035094 U，公布日期2016年2月17日，发明名称为“地下水采样及修复的多功能分层井”，该申请案提供的多功能分层井可用于污染场地垂向不同深度的地下水的采样监测，也可用于地下水分层注药、分层抽气或曝气。但一旦分层井做好后，分层采样或修复的深度则固定不变，不能灵活改变采样或修复深度。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种地下水分层采样和分层修复装置。

为了实现上述目的，其技术解决方案为：地下水分层采样和分层修复装置，所述的装置由井体、采样和修复单元及旋转升降装置组成，所述井体由井管、滤布、填料、连接座、底座和密封井盖构成，井管为圆柱形管，在井管管壁上，沿井管轴线方向对称开有四列割缝均匀分布的割缝区，割缝方向为水平方向，割缝区宽度为45°弧长，每两列割缝区边缘间距为50°弧长，井管外壁上包裹有滤布，滤布外包裹有填料，井管上端固定设有连接座，密封井盖与连接座之间螺栓连接，密封井盖上设有第一通孔、第二通孔和第一抽注孔，第一通孔上连接有第一导管，底座固定在井管底部，底座的上表面开有定位孔。

采样和修复单元由采样和修复仓、导管和抽注软管构成，采样和修复仓呈环形圆柱体夹层状，采样和修复仓顶部设有第三通孔和第二抽注孔，底部设有第四通孔，第三通孔和第四通孔之间连接有第二导管，第二导管上端连接有第三导管，第一抽注软管上端与第二抽注孔连接，下端位于采样和修复仓底部，第二抽注孔还连接有第二抽注软管，在采样和修复仓外圆柱面上，沿采样和修复仓轴线方向对称开有四列割缝交错均匀分布的割缝区，割缝为垂直方向，割缝区宽度为45°弧长，每两列割缝区边缘间距为50°弧长，采样和修复仓内圆柱面外壁上设有沿采样和修复仓轴向方向的螺纹。

旋转升降装置由转轴、电机和支架构成，转轴上设有螺纹，转轴上端连接在电机上，电机通过支架固定在地下水分层采样和分层修复装置上方。

采样和修复仓活动置于井管内，转轴活动地插入在采样和修复仓中，转轴上的螺纹与采样和修复仓内圆柱面外壁上的螺纹吻合连接，转轴下端活动插在底座上的定位孔中，第三导管经第二通孔引出，第二抽注软管经第一抽注孔引出，第三导管的引出端、第二抽注软管的引出端和第一导管上分别设有阀门。

所述的井管、采样和修复仓为PVC材料或经过防腐蚀处理的不锈钢材料。

由于采用了以上技术方案，本发明的地下水分层采样和分层修复装置，具有如下的技术特点和优点：

1.在井管中设置的采样和修复仓在转轴旋转带动下可以沿井管轴向方向上下移动到井管中的任何位置，可以通过控制采样和修复仓至拟采样或修复的位置，来实现地下水任意深度的分层采样或分层修复。

2.设置有集地下水采样和地下水原位修复功能为一体的采样和修复仓，通过连接地面抽水设备、抽气设备、注气设备或注药设备，可以分别实现地下水的采样监测和地下水的多相抽提修复、抽出处理修复、曝气修复和注药修复等多种功能。

3.井管及采样和修复仓上分别设置有宽度相同、割缝方向不同的割缝区。当两割缝区完全重合时，可以形成使采样和修复仓与地下水相联通的孔隙区，通过孔隙进行集水或抽气、注药。当两割缝区完全错开时，地下水同采样和修复仓相隔离，实现错位止水。

本发明的地下水分层采样和分层修复装置结构合理，操作简单，使用方便，具有地下水采样和多种技术修复的多功能性，且实现了地下水任意指定深度的分层采样和分层修复，具有广阔的应用前景和实用价值。

附图说明

附图1是本发明地下水分层采样和分层修复装置的结构示意图。

附图2为井管割缝示意图。

附图3为采样和修复仓外圆柱面割缝示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步详细描述，见附图。

地下水分层采样和分层修复装置，所述的装置由井体、采样和修复单元及旋转升降装置组成。所述井体由井管1、滤布2、填料3、连接座4、密封井盖5和底座6构成。井管1为圆柱形管，在井管1管壁上，沿井管1轴线方向对称开有四列割缝均匀分布的割缝区。割缝方向为水平方向，割缝区宽度为40°弧长，每两列割缝区边缘间距为50°弧长。井管1外壁上包裹有滤布2。滤布2外包裹有填料3。填料3可以为建井开挖土的回填土，渗透性等于或略小于原土层渗透性，以避免地下水、药剂或注入的气体沿井壁方向的流动。井管1上端固定设有连接座4。密封井盖5与连接座4之间螺栓连接。密封井盖5上设有第一通孔7、第二通孔8和第一抽注孔9。第一通孔7上连接有第一导管10。第一导管10使采样和修复仓11上方腔体与大气联通。当采样和修复仓11上下移动时，通过第一导管10使采样和修复仓11上方腔体内的压力得到释放或补充。底座6固定在井管1底部，底座6的上表面开有定位孔。

采样和修复单元由采样和修复仓11、导管和抽注软管构成。采样和修复仓11呈环形圆柱体夹层状。采样和修复仓11顶部设有第三通孔12和第二抽注孔13，底部设有第四通孔14。第三通孔12和第四通孔14之间连接有第二导管15。第二导管15上端连接有第三导管16。第一抽注软管17上端与第二抽注孔13连接。下端位于采样和修复仓11底部。第二抽注孔13还连接有第二抽注软管18。在采样和修复仓11外圆柱面上，沿采样和修复仓11轴线方向对称开有四列割缝交错均匀分布的割缝区。割缝为垂直方向，割缝区宽度为40°弧长，每两列割缝区边缘间距为50°弧长。采样和修复仓11内圆柱面外壁上设有沿采样和修复仓11轴向方向的螺纹。

旋转升降装置由转轴19、电机20和支架21构成。转轴19上设有螺纹。转轴19上端连接在电机20上。电机20通过支架21固定在地下水分层采样和分层修复装置上方。

采样和修复仓11活动置于井管1内。转轴19活动地插入在采样和修复仓11中。转轴19上的螺纹与采样和修复仓11内圆柱面外壁上的螺纹吻合连接。转轴19下端活动插在底座6上的定位孔中。支架21和底座6可以保证转轴的稳定而不倾斜。第三导管16经第二通孔8引出。第二抽注软管18经第一抽注孔9引出。第三导管16的引出端、第二抽注软管18的引出端和第一导管10上分别设有阀门。

所述的井管1和采样和修复仓11为PVC材料或经过防腐蚀处理的不锈钢材料，确保长期的地下水浸泡腐蚀或腐蚀性药剂的腐蚀。

本发明的地下水分层采样和分层修复装置的工作原理：

(一)当采用该装置进行地下水分层采样时，采样方法为：

1)打开第三导管引出端、第二抽注软管引出端和第一导管上的阀门；

2)打开电机，使转轴缓慢旋转，在转轴带动下，采样和修复仓在井管内上下移动到指定位置，并使井管上的割缝区同采样和修复仓外圆柱面上的割缝区完全错开，关停电机；

3)使用地面抽取装置将采样和修复仓内的地下水经由第一抽注软管和第二抽注软管抽取干净；

4)打开电机，使转轴缓慢旋转至井管上的割缝区同采样和修复仓外圆柱面上的割缝区完全重合，关停电机；

5)待地下水充满采样和修复仓后，将采样和修复仓内的地下水经由第一抽注软管和第二抽注软管抽取到地面收集装置；

6)打开电机，使转轴缓慢旋转45°，使井管上的割缝区同采样和修复仓外圆柱面上的割缝区完全错开，关停电机；

7)使用地面抽取装置将采样和修复仓抽取并清洗干净，准备下次使用。

(二)当采用该装置进行地下水分层修复时，修复方法为：

1)打开第三导管引出端、第二抽注软管引出端和第一导管上的阀门；

2)打开电机，使转轴缓慢旋转，在转轴带动下，采样和修复仓在井管内上下移动到指定位置，并使井管上的割缝区同采样和修复仓外圆柱面上的割缝区完全错开，关停电机；

3)使用地面抽取装置将采样和修复仓内的地下水经由第一抽注软管和第二抽注软管抽取干净，关闭第三导管引出端和第二抽注软管引出端上的阀门；

4)打开电机，使转轴缓慢旋转至井管上的割缝区同采样和修复仓外圆柱面上的割缝区完全重合，关停电机；

5)经由第一抽注软管和第二抽注软管，向采样和修复仓内注入修复药剂或气体，进行化学修复或曝气修复；或抽取采样和修复仓内地下水，进行抽出处理修复。