一种适用于单井地下水无扰动自动采样装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于地下水环境监测技术领域，具体地涉及一种适用于单井地下水无扰动自动采样装置。
[0002]本发明还涉及利用上述自动采样装置采集地下水的方法。
技术背景
[0003]地下水广泛埋藏于地表以下，具有厌氧、无光以及低温等特点。地下水，是指地表以下60米内的含水层。由于其埋层浅，未经深层岩石过滤，水体极易被工厂排放的污水和农田残留的农药污染。由于污染物在包气带内经吸附、过滤、离子交换以及生物化学作用等净化作用，相比较其他水体，地下水污染物含量较少，甚至达到痕量级别。目前国内地下水采样以人工采样为主，取样过程中易于受到外界因素的干扰，导致所获取地下水样品不够准确，影响后续对地下水水质等情况的分析。
[0004]目前，地下水样品采集需要借助取样设备，其种类比较多，主要有提桶式采样器、气囊式采样泵、惯性泵、离心泵以及潜水泵等，然而这些设备在采样过程中都存在对地下水样品产生一定影响的不足，致使所获得的地下水样品的各项指标发生变化。如使用bailer取样器整个采样装置是在监测井中下降过程中置换其内部的地下水，另外取样后需借助人工释放装置把阀门打开，重新将取出的地下水样品装入采样瓶，此操作增加了与空气的接触时间，影响后续检测地下水指标的准确性；离心泵和惯性泵都存在着采样过程外力会对环境监测井井体中地下水产生很大的搅动，直接影响采集到水样的代表性；目前在地下水环境监测领域中，气囊泵具有较好的采样效果，被广泛的使用，但是其操作程序较为繁琐和配套设备多，直接导致其野外的现场使用效率下降，此外，由于外加气压的缘故，含溶解性气体的地下水采样时易产生影响。
[0005]因此，在采样过程中如何减少对地下水所产生的扰动，获取无扰动的地下水样品成为地下水采样设备的研发重点。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种适用于单井地下水无扰动自动采样装置。
[0007]本发明的又一目的是提供一种利用上述自动装置采集地下水的方法。
[0008]为实现上述目的，本发明提供的适用于单井地下水无扰动自动采样装置，包括下端进水模块、储水-进水模块、控制模块和通信模块；其中:
[0009]下端进水模块设于装置的外筒的最底端，由一底面过滤网和置于该底面过滤网上方的单向阀组成，其中单向阀是由底端进水；
[0010]进水-储水模块置于下端进水模块之上，是在外筒内设有一内筒形成一双层采样筒，内筒相对于外筒可自由活动，双层采样筒的侧壁上均设置有均匀分布孔状或条纹状进水口 ；内筒的底部由支撑装置承托；
[0011]控制模块置于内筒的上方，由一微型电机通过联轴器与内筒的悬轴相连接，微型电机固定在外筒壁上；
[0012]通信模块置于外筒的上端，由电路板和电路和板上的通信接口组成，该电路板连接一电源；
[0013]自动采样装置与地表间由信号传输线相连。
[0014]所述的适用于单井地下水无扰动自动采样装置，其中，底面过滤网为不锈钢丝滤网，单向阀为单向逆止球阀。
[0015]所述的适用于单井地下水无扰动自动采样装置，其中，外筒和内筒为不锈钢材质，开孔弧度为30°，一周均匀多条横向开孔，纵向为连续或分段开条纹，内筒外壁上包裹一层橡胶，该橡胶表面喷涂有特氟龙，作为外筒和内筒之间的密封；
[0016]所述的适用于单井地下水无扰动自动采样装置，其中，联轴器是微型电机控制双层筒的闭合连接部件。
[0017]所述的适用于单井地下水无扰动自动采样装置，其中，微型电机为微型减速电机，通过限位开关限制电机轴的旋转角度。
[0018]所述的适用于单井地下水无扰动自动采样装置，其中，信号传输线用作提升自动采样装置的井绳。
[0019]本发明提供的利用上述自动采样装置采集地下水的方法:
[0020]I)对采样装置进行定时开/关设置；
[0021 ] 2)通过井绳将自动采样装置放到监测井中预定深度，通过微型电机将内筒旋转至外筒和内筒的进水口暴露于井水中；
[0022]3)通过微型电机将内筒旋转至与外筒逆向45°角，隔水密封；
[0023]4)将自动采样装置提至地面，通过顶针装置取水。
[0024]所述的方法，其中，微型电机对内筒的旋转是通过电路板上的定时开/关设置。
[0025]所述的方法，其中，自动采样装置提至地面过程中，在重力作用下由单向阀阻止自动采样装置内的水流出。
[0026]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0027]1、本发明的采样装置可根据地下水流速快慢设置时间，以保证采样装置下降过程中采样装置内所采集的地下水均已被置换；
[0028]2、本发明可侧面与地下水水流方向一致进水，并实现自动闭合止水，准确获取地下水样品，实现无扰动采样的目的。
【附图说明】
[0029]图1为本发明提供的适用于单井地下水无扰动采样装置整体结构示意图。
[0030]图2为本发明的采样装置内筒壁示意图。
[0031]附图中符号说明
[0032]I底面过滤网；2单向阀；3支撑装置；4内筒；5条纹或针孔进水口 ；6内筒和外筒间隙；7外筒；8联轴器；9微型电机；10电路板；11接口 ；12锂电池；13绳帽；14表面涂特氟龙的橡胶。
【具体实施方式】
[0033]本发明的适用于单井地下水无扰动采样装置，包括下端进水模块、储水-进水模块、控制模块、通信模块。下端进水模块主要是由底面过滤网和单向阀组成，其中单向阀是由底端进水；进水-储水模块是由双层采样筒、进水口组成，其中进水口位于圆柱体的侧壁，双层采样筒上均设置均匀分布孔状或条纹状进水口。双层筒可自由活动，实现二者“错位”止水。控制模块则由联轴器、微型减速电机组成，联轴器是微型电机控制双层筒的闭合连接部件；通信模块由电源和通信接口、电路板组成。采样装置与地表间由信号传输线相连，此信号传输线可用作提升装置。
[0034]下面将结合附图对本发明的自动采样装置做进一步详细说明。
[0035]如图1、图2中所示，本发明所述的适用于单井地下水无扰动采样装置，包括下端进