一种污染场区浅层地下水长期取样设备的制作方法

本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种污染场区浅层地下水长期取样设备及使用方法，特别适用于受污染地区浅层地下水的长期取样监测。

背景技术：

随着经济发展及城镇化的加速，生产与生活垃圾、建筑渣土和污染性废弃物越来越多，导致土壤及地下水污染问题愈发严重。特别是一些人类活动，如垃圾填埋场渗滤液下渗、工业园区污染源地下排放或泄漏、农业活动的污染等，造成污染物下渗至浅层地下水，并经水力作用扩散至更大的影响范围，导致不同程度的地下水污染。相关调查资料显示，我国污染型场地占比高达31.7%。

近年来，政府对地下环境的关注程度以及社会公众的环保意识得到极大提高，使得监管部门及工业市场对地下污染监测控制技术的需求逐渐增长。目前，为了探索污染场区环境防治措施并提升环境优良程度，催生发展出众多的污染场地环境治理技术，其中，进行污染地层的地下水取样并配合相关测试能提供大量关于地层的物理、化学和微生物信息，是对工程开展和环境安全评估有重要作用的监测手段。

目前国内外开展污染地层浅层地下水的取样监测主要以设置地下水监测井，并在井中取样的手段为主，这种技术存在其缺点，主要为：其一，监测井建井工序繁琐，建井成本高昂且工期较长；其二，监测井与地面直接相通，与外界环境存在长期物质与能量交换，样品数据受外界环境影响。

在本发明之前，专利号为201520332706.8的实用新型公布了一种针管式地下水取样器。它包括抽提器和取样针管，抽提器通过进气管和取样针管相连通，抽提器包括推拉杆、活塞和空筒，活塞设置在空筒中部将空筒分为工作气腔室和水样腔室，取样针管包括取样管和取样针。本实用新型的取样器内水样与外界空气基本隔绝，能够大幅减少水样与外界空气的接触时间和机会，并且可以准确采集预定深度的水样，实现定深取样；但是，该取样器仍需利用已经建设完成的地下水监测井进行取样，且取样深度较深时取样管内空气太多，利用抽提器取水样需提前排除取样管内的空气，过程复杂。

申请号为201610831195.3的发明公布了一种适用于无井地区的地下水定深分层取样装置与方法。它包括取样机构、连接机构和地下进样机构，结构设计新颖，兼具高精度分层取样和地下水位线波动监测的功能。该发明实际上是以各级连接杆来代替监测井井管，本质仍是护壁监测井，且该结构设计复杂、成本较高，仅适用于精度要求较高的监测场地。

鉴于此，有必要提出一种新型的专门用于污染场区的浅层地下水长期监测取样设备，避免因建设监测井与外界环境存在长期物质与能量交换，并实现对污染地层浅层地下水的长期取样监测。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有污染场地浅层地下水取样技术的不足，提供一种污染场区浅层地下水长期取样设备及使用方法，以简化浅层地下水长期取样程序，避免因建设监测井与外界发生长期物质与能量交换，实现对污染地层浅层地下水的长期取样监测。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种污染场区浅层地下水长期取样设备，包括地上抽液筒和地下集水器，其特征在于，所述的地上抽液筒是一个上下两端封闭的筒状薄壳体，地上抽液筒外侧设有对称的长方形滑道，内侧从上到下依次为活塞装置、弹簧和固定钢圈，其中，活塞装置包括一个“工”字型的手柄，手柄上部的左右两侧与滑道相连，手柄下部设有橡胶膜片，地上抽液筒底部位置设有进液口和排气口，进液口通过取样管与地下集水器相连，地下集水器顶部设有中间开孔的密封盖，取样管从密封盖的开孔处穿过，且密封盖与取样管之间设有橡胶塞，地下集水器外壁的上部设有均匀分布的透水孔。

作为优化，本发明的一种污染场区浅层地下水长期取样设备中，所述进液口上设有进液口单向阀。这样，可以保证活塞装置移动时，渗入水经过取样管进入到地上抽液筒内部，防止出现反向的液体流动。

作为优化，本发明的一种污染场区浅层地下水长期取样设备中，所述排气口上设有排气口单向阀。这样，可以保证活塞装置移动时，气流从地上抽液筒内部经过排气口单向排出，防止出现反向的气流运动。

作为优化，本发明的一种污染场区浅层地下水长期取样设备中，所述排气口上设有排气口开关。这样，当地下水样取样完成时，可以通过关闭排气口开关，防止水样通过排气口继续流失。

作为优化，本发明的一种污染场区浅层地下水长期取样设备中，所述固定钢圈上设有通气孔。这样，可以将地上抽液筒的上下连通为一个整体空间，保证活塞装置移动时，具有足够的负压空间。

作为优化，本发明的一种污染场区浅层地下水长期取样设备中，所述地上抽液筒的底部安装有踏板。这样，可以保证地上抽液筒使用时整体结构稳固，防止出现失稳、摇晃的现象。

作为优化，本发明的一种污染场区浅层地下水长期取样设备中，所述取样管上端设有取样管阀门。这样，当设备不进行取样时，可以通过关闭阀门，避免地下环境与外界环境发生物质与能力交换。

作为优化，本发明的一种污染场区浅层地下水长期取样设备中，所述透水孔外侧缠1～3层过滤网。这样，可以防止泥沙等沉淀物通过透水孔进入地下集水器内，引起透水孔堵塞及地下集水器内的渗入水体积减少。

本发明一种污染场区浅层地下水长期取样设备的原理及使用方法：第一，采用钻机在污染地层钻设取样钻孔，至浅层地下水的水位面以下深度；第二，将地下集水器与取样管连接后，下放到取样钻孔的底部，取样管的另一端延伸出地表以上；第三，在取样钻孔中填满回填滤料，至地面位置；第四，将地上抽液筒组装后，通过取样管与地下集水器相连，压动活塞装置以抽取渗入水至地上抽液筒中。单次取样结束后，需要关闭取样管阀门；如进行长期取样，仅需将地上抽液筒与取样管连接、压动活塞装置抽取渗入水即可，不需重复钻探作业。

与现有技术相比，本发明的一种污染场区浅层地下水长期取样设备的优点：通过在地下放置地下集水器收集浅层地下水的方法，仅需一次钻孔即可实现对污染含水层的长期取样监测；同时不需要建设长期监测井，既可有效避免与外界环境发生长期物质与能量交换，又可节约建井施工及材料成本。

附图说明

图1为本发明污染场区浅层地下水长期取样设备的结构示意图；

图2为本发明的固定钢圈部位的俯视示意图；

图3为本发明的地下集水器部位的结构详图；

图4为本发明的地上抽液筒部位的侧视示意图。

图例说明：1-污染地层；2-回填滤料；3-取样钻孔；4-取样管；5-渗入水；6-地下集水器；7-地上抽液筒；8-活塞装置；9-固定钢圈；10-弹簧；41-取样管阀门；61-过滤网；62-密封盖；63-橡胶塞；64-透水孔；71-进液口；72-踏板；73-进液口单向阀；74-排气口；75-排气口单向阀；76-排气口开关；77-滑道；81-手柄；82-橡胶膜片；91-通气孔。

具体实施方式

本发明提供了一种污染场区浅层地下水长期取样设备，为使本发明的技术方案、达成目的及功效特征更加清楚明确，下面结合附图对其具体实施方式作进一步阐述。

如图1～图4所示，一种污染场区浅层地下水长期取样设备，包括地上抽液筒7和地下集水器6，其特征在于，所述的地上抽液筒7是一个上下两端封闭的筒状薄壳体，地上抽液筒7外侧设有对称的长方形滑道77，内侧从上到下依次为活塞装置8、弹簧10和固定钢圈9，其中，活塞装置8包括一个“工”字型的手柄81，手柄81上部的左右两侧与滑道77相连，可自由滑动，手柄81下部设有橡胶膜片82，地上抽液筒7底部位置设有进液口71和排气口74，进液口71通过取样管4与地下集水器6相连，地下集水器6顶部设有中间开孔的密封盖62，取样管4从密封盖62的开孔处穿过，且密封盖62与取样管4之间设有橡胶塞63，地下集水器6外壁的上部设有均匀分布的透水孔64。

其中，所述进液口71上设有进液口单向阀73。这样，可以保证活塞装置8移动时，渗入水5经过取样管4进入到地上抽液筒7内部，防止出现反向的液体流动。

其中，所述排气口74上设有排气口单向阀75。这样，可以保证活塞装置8移动时，气流从地上抽液筒7内部经过排气口74单向排出，防止出现反向的气流运动。

其中，所述排气口74上设有排气口开关76。这样，当地下水样取样完成时，可以通过关闭排气口开关76，防止水样通过排气口74继续流失。

其中，所述固定钢圈9上设有通气孔91。这样，可以将地上抽液筒7的上下连通为一个整体空间，保证活塞装置8移动时，具有足够的负压空间。

其中，所述地上抽液筒7的底部安装有踏板72。这样，可以保证地上抽液筒7使用时整体结构稳固，防止出现失稳、摇晃的现象。

其中，所述取样管4上端设有取样管阀门41。这样，当设备不进行取样时，可以通过关闭阀门，避免地下环境与外界环境发生物质与能力交换。

其中，所述透水孔64外侧缠1～3层过滤网61，其材质为普通滤水纱网。这样，可以防止泥沙等沉淀物通过透水孔64进入地下集水器6内，引起透水孔64堵塞及地下集水器6内的渗入水5体积减少。

本发明一种污染场区浅层地下水长期取样设备的原理及使用方法：第一，采用钻机在污染地层1钻设取样钻孔3，至浅层地下水的水位面以下深度；第二，将地下集水器6与取样管4连接后，下放到取样钻孔3的底部，取样管4的另一端延伸出地表以上；第三，在取样钻孔3中填满回填滤料2，至地面位置；第四，将地上抽液筒7组装后，通过取样管4与地下集水器6相连，压动活塞装置8以抽取渗入水5至地上抽液筒7中。

单次取样结束后，需要关闭取样管阀门41；如进行长期取样，仅需将地上抽液筒7与取样管4连接、压动活塞装置8抽取渗入水5即可，不需重复钻探作业。