一种地下水监测井及其安装方法与流程

本发明涉及借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料的技术领域，特别涉及一种地下水监测井及其安装方法。

背景技术：

随着社会经济的不断发展，人口不断增长，社会上对水资源的需求量也急速递增。由于对地下水资源的过度开采，地下水位下降，导致水源枯竭，再加上地表上日益严重的环境污染进一步加剧地下水资源的污染，根据《2017中国生态环境状况公报》显示，2017年，全国5100个水质监测点位中，地下水较差级和极差级比例占总数的2/3。

为了应对日趋严重的地下水污染情况，我国颁布了一系列政策文件，对地下水进行监测和防治。2015年2月，中央政治局常务委员会会议审议通过《水污染防治行动计划》，提出到2020年，全国地下水质量极差的比例控制在15%左右，同时提升监管水平，完善地下水环境监测网络。在《全国地下水污染防治规划（2011-2020年）》（环发〔2011〕128号）中提出：开展地下水污染状况调查，针对我国地下水污染物来源复杂、有机污染日益凸显、污染总体状况不清的现状，基于新一轮全国地下水资源评价、全国水资源评价、第一次全国污染源普查和全国土壤污染状况调查成果，从区域和重点地区两个层面，开展地下水污染状况调查，到2015年底前完成我国地下水污染状况调查和评估工作，基本掌握我国地下水污染状况，深入分析地下水污染成因和发展趋势。

在实际的地下水监测和防治的过程中，地下水监测井是地下水调查和监管的重要手段。然而，传统的地下水监测井在结构上设计简单，一般为2英寸的pvc-u塑料单井管结构，基于监测井完井后需要及时洗井，故建井结束后需要进行水样采集，而监测井抽出的水应清澈透明，浊度在5ntu以下才为合格，洗井和采样通常使用贝勒管，在场地地下水埋深较深、涌水量较大、地下水水质较浑浊的情况下，采用贝勒管等取水手段的效率极低，单井洗井需要12h以上，往往不能满足现场洗井和采样的需求，进一步来说，还存在因为贝勒管损坏而造成的井管堵塞等风险。

技术实现要素：

本发明解决了现有技术中，传统的地下水监测井在结构上较为简单，采用贝勒管等取水手段进行洗井和采样的效率极低，单井洗井需要12h以上，往往不能满足现场洗井和采样的需求，还存在因为贝勒管损坏而造成的井管堵塞等风险的问题，提供了一种优化的地下水监测井及其安装方法，主要适用于污染场地地下水水样的采集。

本发明所采用的技术方案是，一种地下水监测井，包括井体，所述井体包括同轴设置的内管和外管，外管顶部的所述内管和外管间设有管帽；所述内管和外管间、外管和地下水的水域间设有紧固单元；所述内管、外管空间连通，所述外管和地下水的水域间空间连通。

优选地，所述内管的底部高于外管的底部，所述内管的底部均匀分布设有若干通孔，内管和外管通过所述通孔空间连通。

优选地，所述内管的长度比外管的长度短50cm。

优选地，所述外管包括自上而下顺次设置的井壁管段、筛管段和沉砂管段；外管和地下水的水域间通过所述筛管段空间连通。

优选地，所述筛管段外包裹有1~2层纱布。

优选地，所述紧固单元包括设于外管外侧底部、地下水的水域和外管外侧面间的填充层。

优选地，所述填充层为设于外管底部外侧的过滤层，所述过滤层的顶部位于外管的筛管段上。

优选地，所述过滤层顶部至水平地面之间的地下水的水域和外管外侧面间设有封闭止水层。

优选地，所述紧固单元还包括设于内管和外管间的上部的卡簧或连接件。

一种所述的地下水监测井的安装方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：在需要进行地下水监测的地面上钻进成孔，钻头钻进至预设深度；

步骤2：根据地下水的含水层位置进行配管，确定外管的井壁管段、筛管段和沉砂管段的长度及位置，根据含水层性质，在筛管段外包裹1~2层纱布；

步骤3：进行滤料填充，以直径为2~6mm的石英砂作为过滤层，沿外管和钻孔间的空隙均匀连续填入，始终保持外管稳定，记录已填入滤料的数量和测量滤料充填深度；

步骤4：设置封闭止水层，以粘土做成直径为20~30mm的粘土球，在半干的硬塑或可塑状态下以速度v连续填入，填充至孔口处，采用粉末状粘土或水泥封井；

步骤5：设置内管，直至与外管在井口处齐平或内管低于外管，内管的底部均匀设置20~30cm的通孔，开孔率大于25%，将内管平稳置于与外管同轴，固定内管和外管的相对位置；

步骤6：在外管上加装管帽、进行井口保护；在井外安装保护架或保护桩，完成安装。

本发明提供了一种优化的地下水监测井及其安装方法，通过将井体设置为同轴的内管和外管的形式，外管顶部由管帽进行保护、密封处理，保证气密性，以水泵作用于内管的顶部，通过顺次空间连通的地下水的水域、外管和内管，将地下水抽提进行洗井和采样；同时在内管和外管间、外管和地下水的水域间设置紧固单元，保证监测井本身的稳定和工作顺利；在安装过程中，通过逐层固定的方式进行地下水的水域和外管间、外管和内管间的配置及位置调整，达到妥善安装的目的。

本发明相比传统地下水监测井的有益效果在于：

（1）传统地下水监测井采用贝勒管进行洗井或取样，贝勒管容量约为500ml~1l，单次洗井需要4~6h，效率极低，本发明可以使用水泵直接与内管连接，可实现30min内洗井完毕，水泵与内管即插即用，操作简便快捷，不需要增加额外的机械设备；

（2）连接不同水泵可以适应不同的取水条件，灵活性高，洗井时可采用大流量泵，提高洗井的效率，取样时可采用慢速设备，保证水质稳定；提高洗井和采样效率；

（3）在洗井和采样过程中，可以有效避免取水过程造成的交叉污染；

（4）以外管进行集水和沉淀，以内管抽水，能够降低抽出地下水中的悬浮颗粒物；

（5）双井管结构不影响传统地下水监测井的原有功能，如地下水水位测量等；

（6）不需要增加额外保护，不易损坏。

附图说明

图1为本发明的监测井主视图剖视图结构示意图，其中，图中所示为内管置入外管中且尚未到位的状态；

图2为本发明的监测井俯视图结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明涉及一种地下水监测井，包括井体，所述井体包括同轴设置的内管1和外管2，外管2顶部的所述内管1和外管2间设有管帽（图中未标识）；所述内管1和外管2间、外管2和地下水的水域3间设有紧固单元；所述内管1、外管2空间连通，所述外管2和地下水的水域3间空间连通。

本发明中，井体为同轴的内管1和外管2，以外管2进行集水和沉淀，以水泵作用于内管1的顶部进行抽水，通过顺次空间连通的地下水的水域3、外管2和内管1，将地下水抽提出来，降低抽出地下水中的悬浮颗粒物，达到快速洗井和稳定取样的目的。

本发明中，外管2顶部由管帽进行保护、密封处理，保证气密性，具体来说，管帽为环状，覆盖在内管1和外管2间的外管2顶部，同时保持内管1的顶部敞开。

本发明中，同时在内管1和外管2间、外管2和地下水的水域3间设置紧固单元，保证监测井本身的稳定和工作顺利，在整个安装过程中，通过逐层固定的方式进行地下水的水域3和外管2间、外管2和内管1间的配置及位置调整，达到妥善安装的目的。

所述内管1的底部高于外管2的底部，所述内管1的底部均匀分布设有若干通孔4，内管1和外管2通过所述通孔4空间连通。

所述内管1的长度比外管2的长度短50cm。

所述外管2包括自上而下顺次设置的井壁管段5、筛管段6和沉砂管段7；外管2和地下水的水域3间通过所述筛管段6空间连通。

所述筛管段6外包裹有1~2层纱布。

本发明中，内管1的底部高于外管2的底部，保证了外管2底部的沉砂管段7可以被设置到足够的高度空间、用于沉淀物累积。

本发明中，内管1和外管2的长度差值一般取决于外管2沉砂管的长度，与沉砂管段7长度一致即可，一般实施过程中，沉砂管段7长度为50cm，则内管1的长度比外管2的长度短50cm。

本发明中，外管2设置为三段不同的结构，以筛管段6与地下水的水域3进行连通、引入地下水，在内管1的底部的通孔4区域与外管2进行连通、引入外管2中的地下水；同时，为了保证洗井和采样的水量，故外管的筛管段6的整体长度大于内管1的通孔4区域且筛管段6完全覆盖通孔4区域。

本发明中，筛管段6位置主要取决于地下水的情况，按照相关规范，筛管位于监测的目标含水层，水位以下的筛管段6长度不小于地下水水位的最大降深，地下水水位以上筛管的长度不小于地下水水位最大抬升高度。

本发明中，一般来说，筛管段6的顶部高于地下水的水位位置。

本发明中，基于地下水的水域中水质的区别，可以选择在筛管段6外包裹1~2层纱布，这主要应用于需要对采样水质进行进一步过滤的情况；以滤料的颗粒为2~6mm为例，一般来讲，这个粒径的滤料可以过滤的颗粒粒径为2mm左右，小于该粒径的颗粒将不能过滤，为了保证井中水质清澈，需要增加纱布进一步过滤地下水中的颗粒，视地层情况确定纱布层数，粉土等细颗粒地层中2层，粗砂地层中1层即可。

本发明中，以井壁管段5作为整个外管2的主体，进行强度保障。

所述紧固单元包括设于外管2外侧底部、地下水的水域3和外管2外侧面间的填充层。

所述填充层为设于外管2底部外侧的过滤层8，所述过滤层8的顶部位于外管2的筛管段6上。

所述过滤层8顶部至水平地面9之间的地下水的水域3和外管2外侧面间设有封闭止水层10。

所述紧固单元还包括设于内管1和外管2间的上部的卡簧或连接件11。

本发明中，在外管2和地下水的水域3间的填充层除了紧固外，更重要的完成了过滤功能；为了保证进入外管2的地下水被充分过滤，故作为过滤层8的填充层的顶部高于筛管段6的顶部。

本发明中，以石英砂层作为填充层，进行地下水的粗过滤。

本发明中，同时需要对监测井进行封闭和止水，故在过滤层8上设置封闭止水层10，可采用优质粘土做成的粘土球进行填充和封闭。

本发明中，保证了外管2的稳定后，需要进一步保证内管1和外管2的相对稳定、进而保证洗井和采样的顺利进行，故在内管1和外管2间的上部设置卡簧或连接件11，在置入内管1并安置妥当后即可执行。

本发明中，连接件11可以是任何易于固定内管1的部件，如铁丝。

本发明涉及一种所述的地下水监测井的安装方法，所述方法包括以下步骤。

步骤1：在需要进行地下水监测的地面9上钻进成孔12，钻头钻进至预设深度。

本发明中，一般来说，可以采用30型或100型的钻机进行钻进，钻头开孔直径为127mm。

步骤2：根据地下水的含水层位置进行配管，确定外管2的井壁管段5、筛管段6和沉砂管段7的长度及位置，根据含水层性质，在筛管段6外包裹1~2层纱布。

本发明中，外管2通常选用φ75pvc-u塑料管，并根据钻孔时的记录结果确定外管2的安装方案，根据水位确定不同管段的长度及位置。

步骤3：进行滤料填充，以直径为2~6mm的石英砂作为过滤层8，沿外管2和钻孔12间的空隙均匀连续填入，始终保持外管2稳定，记录已填入滤料的数量和测量滤料充填深度。

本发明中，记录已填入滤料的数量并测量滤料充填的深度，确保滤料填充的准确。

步骤4：设置封闭止水层10，以粘土做成直径为20~30mm的粘土球，在半干的硬塑或可塑状态下以速度v连续填入，填充至孔口处，采用粉末状粘土或水泥封井。

本发明中，粘土球的填入应当保持缓慢、连续。

步骤5：设置内管1，直至与外管2在井口处齐平或内管1低于外管2，内管1的底部均匀设置20~30cm的通孔4，开孔率大于25%，将内管1平稳置于与外管2同轴，固定内管1和外管2的相对位置。

本发明中，原则上内管1应齐平或略低于外管2，故只需要为外管2设置管帽即可，内管1与水泵的水管连接工作；内管1低于外管2的距离可以依据实际的地下水况、由本领域技术人员根据需求自行设置。

本发明中，通孔4均匀设置，任一通孔4与其周围的若干通孔4一并形成梅花型。

本发明中，内管1一般选用φ32pvc-u塑料管。

步骤6：在外管2上加装管帽、进行井口保护；在井外安装保护架或保护桩，完成安装。

本发明通过将井体设置为同轴的内管1和外管2的形式，外管2顶部由管帽进行保护、密封处理，保证气密性，以水泵作用于内管1的顶部，通过顺次空间连通的地下水的水域3、外管2和内管1，将地下水抽提进行洗井和采样；同时在内管1和外管2间、外管2和地下水的水域3间设置紧固单元，保证监测井本身的稳定和工作顺利；在安装过程中，通过逐层固定的方式进行地下水的水域3和外管2间、外管2和内管1间的配置及位置调整，达到妥善安装的目的。

本发明相比传统地下水监测井，可以使用水泵直接与内管1连接，可实现30min内洗井完毕，水泵与内管1即插即用，操作简便快捷，不需要增加额外的机械设备；连接不同水泵可以适应不同的取水条件，灵活性高，洗井时可采用大流量泵，提高洗井的效率，取样时可采用慢速设备，保证水质稳定；提高洗井和采样效率；在洗井和采样过程中，可以有效避免取水过程造成的交叉污染；以外管2进行集水和沉淀，以内管1抽水，能够降低抽出地下水中的悬浮颗粒物；双井管结构不影响传统地下水监测井的原有功能，如地下水水位测量等；不需要增加额外保护，不易损坏。