一种模块化可更换式地下水监测井装置

1.本申请属于环保领域，具体涉及一种模块化可更换式地下水监测井装置及施工方法。


背景技术：

2.随着重点行业企业用地污染状况调查、地下水环境调查及土壤地下水污染修复工作的开展，对地下水监测井建设、采样、监测、维护、管理等的技术要求、质量管控、经济成本、时间效率等要求越来越高。
3.传统地下水监测井的建设方法一般是在钻机钻孔后，根据地下水位高度确定筛管和套管的长度，连接后放置于钻孔中。依序填充石英砂过滤层、膨润土阻隔层与混凝土封闭层。随后加装井口保护盖，完成建井。
4.在地下水调查与修复中，需要集中时间完成大数量的建井工作。整套建井流程步骤繁杂，在实际操作过程中人为干扰因素较多，难以保证规制合格的地下水监测井建设。传统建井流程未考虑到日后滤料更换事项，导致过滤一段时间后杂质堵塞滤料间隙，造成回水缓慢，无法保证回水速度满足洗井采水要求。同时，传统流程所建水井将始终置留在原处，难以移除，对后续场地使用造成阻碍。
5.专利申请cn 10816083 a公开了一种井下滤层模组，以金属框架内外分别固定装配滤网，其间滤料填充，得以于井管四周成密实滤层。然而，此模组所用金属框架在地下水监测含重金属相关指标时并不适用。此外，整套井下滤层模型均使用透水管，未考虑地下水位以上实际情况。
6.专利申请cn 110144993 a公开了一种滤水管、地下水监测井装置。整套装置分未开孔的管壁上部与开孔的管壁下部两部分。上部设置止水环止水，下部包裹过滤层过滤。此装置将监测井分为上下两部分分别考虑。然而包裹的过滤层在实际使用时易发生破损，后续移井离孔时易发生脱落。此外，若加强过滤效果需多层包裹，对钻孔孔径提出要求，对回水速度亦形成阻碍。


技术实现要素：

7.本实用新型要解决的技术问题是提供一种地下水监测井装置，能够经济、高效、准确的完成水质监测。
8.本实用新型提供了一种模块化可更换式地下水监测井装置，用于根据地质与地下水文情况现场组装，设置在钻机钻孔中。地下水经过滤后，可以用于环境监测的水样，后期便于更换移除。
9.本实用新型的地下水监测井装置，包括滤水管、实体管、管堵和管封：
10.滤水管，包括位于内部具有渗水筛缝的滤水管管体、位于中部含多层不同粒径的滤料、位于外部的滤网框架及所连滤网及框架上铆钉、以及用以连接支撑内外的支架；
11.实体管，包括无开孔的内管与外管、外管上的铆钉以及用以连接支撑内外的支架；
12.管堵，连接并且封闭最底层水管；
13.管封，连接并且封闭最上层水管；
14.所述的管堵、滤水管与实体管设置在地下水取样井内，管封设置于取样井与地面连接处，井台构筑与标识牌设置在地面之上。
15.较好的，所述的滤水管管体还有滤水的筛缝，筛缝的宽度小于最小滤料粒径。
16.较好的，所述的滤水管管体通过支架与外层滤网框架相连，保证管体与框架在下入水井内在周围土壤与地下水压迫下不发生形变。
17.较好的，所述的滤水管顶端与底端为管体连接部位，管体连接方式选自但不限于：螺纹、管箍、法兰或者丝扣。
18.较好的，所述的实体管内管周身不开筛缝，其内径与滤水管管体内径相同；
19.所述的实体管支架，长度与滤水管支架长度相同，宽度与滤网框架宽度相同或略细；
20.内管顶端与底端为管体连接部位，管体连接方式选自：螺纹、管箍、法兰、丝扣；
21.当多管串联时，上管底端小径螺纹恰与下管顶端大径螺纹吻合，完成密闭拼接。
22.较好的，所述的滤料是内中外三层不同粒径的石英砂。
23.较好的，所述的滤水管滤网框架与滤网相接，顶端与底端弯曲成平行状态分别与滤水管管体顶端与底端相接形成封闭空间，框架内每隔一定距离与滤水管管体相接以支撑滤网框架不发生形变，框架上每隔一定距离设置铆钉以增加水井与土壤间的摩擦。
24.较好的，所述的滤料厚度以实际滤水管管体与滤网框架之间间隙为准，各层滤料厚度平均为间隙间距三分之一。
25.较好的，所述的地下水监测井装置包括井台构筑；
26.所述的井台构筑包括井台壁、井台盖、锁孔、标识牌和/或标识牌固定底座；
27.井台构筑为圆柱形或棱柱形，井台盖与井台壁之间以转轴相接，井台盖合于井台壁之上；
28.井台底部不设置底部或者设置带有圆形开孔的井台底；
29.井台壁、井台盖的直径大小与钻孔直径相等或略大，井台底部圆状开孔直径大小比钻孔直径略小；
30.所述井台构筑的标识牌及其固定底座，设于井台一侧，标识牌与其固定底座搭配使用。
31.较好的，所述的水管管体所选材质为不锈钢或pvc。
32.本实用新型的地下水监测井装置，在实际中采用模块化地下水监测井施工方法，该方法包括以下步骤：
33.地下水监测井安装、地下水监测井更换与地下水监测井移除三部分。
34.其中，地下水监测井安装过程如下：
35.经过前期资料搜集与地质勘探等过程，确定地下水监测井所在位置及深度。选择合适的钻机钻井至预计深度，待地下水位稳定后测定水位高度。
36.根据钻井深度与地下水位高度，确定需要沉淀管、滤水管与实体管的高度，井外拼接完成，加装管堵。
37.匀速缓慢下放井管至钻井中。
38.安装井口构筑装置，安装管封，调整井管竖直状态，安装标识牌，完成地下水监测井安装。
39.日后若需井中取样，只需打开井台盖，旋开管封，洗井，使用采样器取样即可。
40.其中，监测井使用一段时间后，可能会发生滤料堵塞、回水速度变慢等情况，此时需更换地下水监测井，地下水监测井更换过程如下：
41.井外拼接合适高度的沉淀管、滤水管与实体管，加装管堵。
42.移除井台构筑设施。
43.使用宽口钳卡在管封下部，向上匀速缓慢旋转抽提井管，利用阻挡板防止井管下坠，将所有井管抽提出钻井即可。
44.匀速缓慢下放新拼接井管至钻井中。
45.安装井口构筑装置，安装管封，调整井管竖直状态，安装标识牌，完成地下水监测井更换。
46.更换下的旧井管拆解，集中清洗处置、更换滤料等，可二次重复利用。
47.其中，当场地用途发生更改时，需要移除地下水监测井。地下水监测井移除过程如下：
48.移除井台构筑设施。
49.使用宽口钳卡在管封下部，向上匀速缓慢旋转抽提井管，利用阻挡板防止井管下坠，将所有井管抽提出钻井即可。
50.使用加水浸湿的膨润土填入钻井，顶部使用混凝土封填。
51.移除下的旧井管拆解，集中清洗处置、更换滤料等，可二次重复利用。
52.本实用新型的地下水监测井装置可以根据现场实际情况构建、方便快捷、经济高效，适用于多种环境、多种指标的地下水监测。当场地用途发生更改时，可以及时更换部件并且二次利用，既降低了施工成本，也充分利用部分构件，减少损耗和污染。
附图说明
53.图1是本申请的实施例中滤水管示意图；
54.图2是本申请的实施例中滤网示意图；
55.图3是本申请的实施例中滤水管俯视示意图；
56.图4是本申请的实施例中实体管剖面示意图；
57.图5是本申请的实施例中管封和管堵示意图；以及
58.图6是本申请的实施例中地下水监测井地面构造示意图。
59.其中，1
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滤水管管体，2
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筛缝，3
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连接口，4
‑
滤料，5
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支架，6
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滤网，7
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铆钉，8
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滤网框架，9
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内实管，10
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外实管，11
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管封连接口，12
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管封圈架，13
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管堵连接口，14
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井台壁，15
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井台盖，16
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锁孔，17
‑
标识牌，18
‑
标识牌固定底座。
具体实施方式
60.以下参见示出的本实用新型实施例的附图，以下实施例结合附图对本申请的模块化可更换式地下水监测井装置及施工方法作具体阐述。然而，本实用新型可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成
充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本实用新型的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。
61.本实用新型提供了一种地下水监测井装置，包括：
62.滤水管，可分内中外三部分：包括位于内部具有渗水筛缝的滤水管管体，位于中部含多层不同粒径的滤料，位于外部的滤网框架及所连滤网及框架上铆钉，以及用以连接支撑内外的支架。
63.实体管，可分内外两部分。包括无开孔的内管与外管，外管上的铆钉，以及用以连接支撑内外的支架。
64.管堵，连接最底层水管，用以底部封闭地下水井。
65.管封，连接最上层水管，用以顶部封闭地下水井。
66.井台构筑，包括井台壁、井台盖、锁孔、标识牌与标识牌固定底座。
67.其中，管堵、滤水管与实体管设置在地下水取样井内，管封设置于取样井与地面连接处，井台构筑与标识牌设置在地面之上。
68.较好的，所述的地下水监测井装置中，所述滤水管管体还有滤水筛缝，其筛缝宽度与滤料粒径相关，筛缝宽度需小于最小滤料粒径，以防滤料通过筛缝进入滤水管管体内部。筛缝间距适中，过疏将阻缓回水速度，过密将降低管体强度。
69.较好的，滤水管管体通过支架与外层滤网框架相连，保证管体与框架在下入水井内在周围土壤与地下水压迫下不发生形变。
70.较好的，滤水管顶端与底端为管体连接部位，管体连接可选择螺纹、管箍、法兰、丝扣等方式。优选螺纹连接方式，因其无需再另外准备连接套件。以螺纹连接方式为例，将滤水管顶端设置为大径螺纹，滤水管底端设置为小径螺纹。如此，当多管串联时，上管底端小径螺纹恰与下管顶端大径螺纹吻合，完成密闭拼接。
71.较好的，根据实际建井需求，将滤水管长度设置为5m、2m、1m、0.5m、0.2m与0.1m规格。为保证滤水管之间的顺利拼接，滤水管底端预留10cm为小径螺纹区。建井时根据地下水位高度完成不同长度滤水管的拼接。
72.较好的，滤水管管体所选材质为不锈钢或pvc(polyvinyl chloride，聚氯乙烯)。pvc是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂；或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。具体根据地下水监测井监测指标类型选择管体材质。
73.较好的，所述的地下水监测井装置中，所述滤水管滤料可分为内中外三层不同粒径的滤料。外层所用滤料粒径较大，用以过滤拦阻较大颗粒杂质。中层所用滤料粒径中等，用以过滤拦阻中等颗粒杂质。内层所用滤料粒径较小，用以过滤拦阻较小颗粒杂质。由外至内滤料粒径逐级减小，除有效过滤不同颗粒大小杂质外，还能够防止大颗粒进入滤料内部占据滤料间隙造成滤料堵塞以阻碍回水速度，加长使用期限。当然，滤料也可根据地质条件选择相同粒径的滤料。优选地，纯净的石英砂是作为滤料的理想材料。
74.所述的地下水监测井装置中，滤料高度以实际滤水管管体高度为准，滤料厚度以实际滤水管管体与滤网框架之间间隙为准，各层滤料厚度平均为间隙间距三分之一为宜。
75.所述的地下水监测井装置中，所述滤水管滤网框架，与滤网相接，顶端与底端弯曲成平行状态分别与滤水管管体顶端与底端相接形成封闭空间，框架内每隔一定距离与滤水
管管体相接以支撑滤网框架不发生形变，框架上每隔一定距离设置铆钉以增加水井与土壤间的摩擦。
76.所述的地下水监测井装置中，滤水管滤网框架条数一般应超过3条。优选地，8条框架为理想条数。框架宽度适中，以能够有效连接滤网，但不过多占据过滤接触表面积为宜。同一高度上可设置并列多个铆钉。
77.较好的，滤水管滤网框架所选材质与滤水管管体相同。
78.所述的地下水监测井装置中，所述支架长度与滤网框架顶端及底端弯曲部分长度相同，宽度与滤网框架宽度相同或略细。形状可选择圆柱形或棱柱形。材质选择与滤水管管体相同。
79.所述的地下水监测井装置中，所述滤水管滤网，相接于相邻两根滤网框架之间。网眼目数60
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100目，过疏不易阻截颗粒物，过密易堵塞。可设置多层滤网。根据监测水井监测指标，所选材质为不锈钢或尼龙。
80.所述的地下水监测井装置中，所述滤水管框架上铆钉长度、宽度与厚度可根据滤网框架具体情况而定。铆钉形状可为球形、柱形、锥形等。材质选择与滤水管管体相同。
81.所述的地下水监测井装置中，所述实体管内管，周身不开筛缝，其内径与滤水管管体内径相同。内管顶端与底端为管体连接部位，管体连接可选择螺纹、管箍、法兰、丝扣等方式。优选螺纹连接方式，因其无需再另外准备连接套件。以螺纹连接方式为例，将实体管内管顶端设置为大径螺纹，滤水管底端设置为小径螺纹。如此，当多管串联时，上管底端小径螺纹恰与下管顶端大径螺纹吻合，完成密闭拼接。材质选择与滤水管管体相同。
82.所述的地下水监测井装置中，所述实体管外管，周身不开筛缝，其内径与滤水管网相对框架所合内径相同，长度与实体管内管长度相等，可代替膨润土止水。材质选择与滤水管管体相同。
83.所述的地下水监测井装置中，所述实体管除可位于滤水管上部作水井管体之外，也可拼接于滤水管下部作沉淀管之用。
84.所述的地下水监测井装置中，根据实际建井需求，将实体管长度设置为5m、2m、1m、0.5m、0.2m与0.1m规格。为保证实体管之间的顺利拼接，实体管底端预留10cm为小径螺纹区。建井时根据地下水位高度完成不同长度实体管的拼接。
85.所述的地下水监测井装置中，所述实体管支架，长度与滤水管支架长度相同，宽度与滤网框架宽度相同或略细。形状可选择圆柱形或棱柱形。材质选择与滤水管管体相同。
86.所述的地下水监测井装置中，所述管堵位于地下水监测井底端，用于底部封闭监测井。内径与前一管体大径螺纹内径相同，以与前管体底端小径螺纹相吻合。其上端开口，上内壁置大径螺纹，下端封闭。材质选择与滤水管管体相同。
87.所述的地下水监测井装置中，所述管封位于地下水监测井顶端，用于顶部封闭监测井。内径与下部管体小径螺纹内径相同，以与后管体顶端大径螺纹相吻合。其下端开口，下内壁置小径螺纹，上端封闭。材质选择与滤水管管体相同。
88.另外，该管封上端有环状部件突出，该管封圈架直径大于钻孔直径或井台底部圆状开孔直径，超出距离为5
‑
10cm。当管封与下部管体拼接时，管封圈架可卡在钻孔或井台底部开孔上，保证封闭水井的同时，能够保证井体竖直且不下沉，同时能够作为更换移除井管时的抓手以方便上提井管。
89.所述的地下水监测井装置中，所述井台构筑包括井台壁，井台盖，锁孔，以及井台底部开孔。井台构筑为圆柱形或棱柱形，井台盖与井台壁之间以转轴相接，井台盖合于井台壁之上。井台底部一般不设置底部，必要时可设置带有圆形开孔的井台底。于转轴相对的一侧设置锁孔，必要时可上锁管理。
90.另外，井台壁、井台盖的直径大小与钻孔直径相等或略大，井台底部圆状开孔直径大小比钻孔直径略小。
91.另外，井台分明显式与隐蔽式两种。明显式井台壁较高，适用于少有活动区域；隐蔽式井台壁较低，适用于活动密集区域。
92.另外，井台构筑材质为不锈钢或高强度有机高分子材料，涂饰明亮色彩以起警示作用。
93.所述的地下水监测井装置中，所述井台构筑的标识牌及其固定底座，设于井台一侧。标识牌与其固定底座搭配使用，起记录信息与警示提醒作用。
94.所述的地下水监测井装置中，从上至下依次连接的，井台构筑、管封、满足高度需求的多根实体管、满足高度需求的多根滤水管、满足高度需求的沉淀管(以实体管代替)以及管堵。
95.所述的地下水监测井装置中，管封、实体管、滤水管与管堵内径相同，大径螺纹与小径螺纹相互吻合。
96.另外，沉淀管(以实体管代替)高度选择在0.5m以上，滤水管高度选择在地下水位以上。管封、实体管、滤水管、沉淀管与管堵总高度与钻井深度相等。
97.实施例一
98.本实用新型提供了一种地下水监测井装置，包括滤水管、实体管、管堵和管封。如图1所示，滤水管包括位于内部具有渗水筛缝的滤水管管体，位于中部、含多层不同粒径的滤料，位于外部的滤网框架及所连滤网及框架上铆钉，以及用以连接支撑内外的支架。滤水筛缝的筛缝宽度与滤料粒径相关，筛缝宽度需小于最小滤料粒径，以防滤料通过筛缝进入滤水管管体内部。筛缝间距适中，过疏将阻缓回水速度，过密将降低管体强度。实体管，包括无开孔的内管与外管、外管上的铆钉以及用以连接支撑内外的支架(图4)；管堵、滤水管与实体管设置在地下水取样井内，管堵，连接并且封闭最底层水管；管封，管封设置于取样井与地面连接处，连接并且封闭最上层水管(图5)。
99.本实用新型的地下水监测井装置在施工时，包括以下步骤：地下水监测井安装、地下水监测井更换与地下水监测井移除。
100.其中，地下水监测井安装过程如下：
101.经过前期资料搜集与地质勘探等过程，确定地下水监测井所在位置及深度。选择合适的钻机钻井至预计深度，待地下水位稳定后测定水位高度。
102.根据钻井深度与地下水位高度，确定需要沉淀管、滤水管与实体管的高度，井外拼接完成，加装管堵。
103.匀速缓慢下放井管至钻井中。
104.安装井口构筑装置，安装管封，调整井管竖直状态，安装标识牌，完成地下水监测井安装。
105.日后若需井中取样，只需打开井台盖，旋开管封，洗井，使用采样器取样即可。
106.其中，监测井使用一段时间后，可能会发生滤料堵塞、回水速度变慢等情况，此时需更换地下水监测井，地下水监测井更换过程如下：
107.井外拼接合适高度的沉淀管、滤水管与实体管，加装管堵。
108.移除井台构筑设施。
109.使用宽口钳卡在管封下部，向上匀速缓慢旋转抽提井管，利用阻挡板防止井管下坠，将所有井管抽提出钻井即可。
110.匀速缓慢下放新拼接井管至钻井中。
111.安装井口构筑装置，安装管封，调整井管竖直状态，安装标识牌，完成地下水监测井更换。
112.更换下的旧井管拆解，集中清洗处置、更换滤料等，可二次重复利用。
113.其中，当场地用途发生更改时，需要移除地下水监测井。地下水监测井移除过程如下：
114.移除井台构筑设施。
115.使用宽口钳卡在管封下部，向上匀速缓慢旋转抽提井管，利用阻挡板防止井管下坠，将所有井管抽提出钻井即可。
116.使用加水浸湿的膨润土填入钻井，顶部使用混凝土封填。
117.移除下的旧井管拆解，集中清洗处置、更换滤料等，可二次重复利用。
118.实施例二
119.如图6所示，本实用新型的地下水监测井装置还可以包括相匹配的井台构筑。所述的井台构筑包括井台壁、井台盖、锁孔、标识牌和/或标识牌固定底座；井台构筑为圆柱形或棱柱形，井台盖与井台壁之间以转轴相接，井台盖合于井台壁之上；井台底部不设置底部或者设置带有圆形开孔的井台底；井台壁、井台盖的直径大小与钻孔直径相等或略大，井台底部圆状开孔直径大小比钻孔直径略小；所述井台构筑的标识牌及其固定底座，设于井台一侧，标识牌与其固定底座搭配使用。
120.实施例的作用与效果
121.根据本实施例所涉及的模块化可更换式地下水监测井装置及施工方法，可依照现场地下水位高度拼接不同长度的滤水管与实体管，保证其高度满足标准要求并能够灵活调节，实现简单高效的模块化作业。
122.另外，充分考虑滤料堵塞导致回水速度慢、场地用途更改需移除监测等情况，该地下水监测水井便于更换移除。管体外部铆钉能够有效增加管体与井周土壤之间的接触摩擦，保证抽提井管时能够顺利进行。更换移除下的井管可统一收集处置，实现二次循环重复利用。
123.进一步地，设置滤网框架与支架以及实体管外设置外管与支架，可加强井管机械强度，防止在钻井内受到井周土壤与地下水的压迫发生形变。实体管也可代替膨润土起到封闭作用。实体管也可作沉淀管之用，以积蓄进入滤水管管体内部而沉积的颗粒物。
124.进一步地，滤水管外设置滤网框架与支架以及实体管外设置外管与支架，可加强井管机械强度，防止在钻井内受到井周土壤与地下水的压迫发生形变。实体管也可代替膨润土起到封闭作用。实体管也可作沉淀管之用，以积蓄进入滤水管管体内部而沉积的颗粒物。
125.进一步地，整套地下水监测井顶部设置管封，除可平时封闭井管，取样时方便取下之用外，还具有其他重要用途。可作为支架与地面或井台构筑底部互成掣肘，以保持井管竖直状态并防止重力作用而下沉。同时当更换移除水井时可作为把手便于抽提。
126.所以，本实施例的地下水监测井装置不仅可以实现模块化组装与后期便利更换移除，还可以有效提升建井效率，并实现装置的二次循环重复利用。
127.本申请的上述实例仅仅是为清楚地说明本申请专利所作的举例，而并非是对本申请专利的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请权利要求的保护范围之内。