一种地下水分层取样的负压法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地下水分层取样的负压法及装置，取样方法包括采用负压原理制作编制的控制管理程序、负压取样探头、真空泵、地面控制主机、电缆绞车。控制管理程序安装在地面主机中，主要流程包括参数设置、探头取样瓶抽真空、控制探头从浅至深到达不同取样深度、分别控制探头进行取样、地面样品转存；负压取样探头由多层多个取样瓶组成，每个取样桶设计有一个常闭式电磁阀，由地面主机控制电磁阀开关。本发明专利技术可一次设计管理探头中的多个取样桶，每下井和提升一次，可完成多个深度点的取样工作，取样精确、工作效率高、成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种地下水分层取样的负压法及装置
本专利技术属于环境和工程勘察中的地下水污染监测
，具体为地下水中成份试验、污染物监测方法和装置。
技术介绍
工程建设勘察和地下水污染，需要对地下水进行化学试验和污染监测，是工程勘察和环境监测领域的重要组成部分，同时也为工程环境安全、风险评估和土壤修复提供指导。准确采取地下水样品是进行工程勘察、评价污染程度的前提，目前地下水采样的方法主要有贝勒管等采样器采样和便携式采样泵采样两种方法，两种方法的原理和装置示意请参考说明书附图1和附图2。上述两种方法均存在一定缺陷，贝勒管采样器对地下水扰动较大，地下水采样过程中需要对单井地下水进行分层采样，操作过程中必然会有采样器多次下井的现象，扰动了地下水中组分浓度分布，导致检测结果不准；便携式采样泵采样在地下水位较深，采样收到水泵吸力和扬程限制，无法采集有效样品。因此，研究一种更加准确，应用型更为广泛的采样方法和装置，具有重要的应用价值和前景。
技术实现思路
对钻孔、湖水、河水不同深度地下水层进行取样，是工程勘察和环境监测的重要方法和技术，在水电站、核电站、堤坝、矿山、隧道(洞)等地下工程选址、建成后的渗漏、涌水、环境污染监测等均需要对地下水进行分层取样化验，以评价和判断地下环境的可靠性。由于地下地质条件及水文情况复杂、埋藏深度较大、水环保要求较高，按照传统的分层抽水及取样试验方法，一般是在同一个钻孔中对不同深度的含水层施工成不同孔径段的钻孔，利用止水管材分台阶进行止水处理。这样的话同一钻孔只能做2～3层抽水试验,而且操作难度大，扩孔费用高，止水效果差，很难获得不同含水层准确的水质与水量信息；而虽然可以采用栓塞式分层取样系统,对同一孔径钻孔中任意深度的含水层进行分层抽水及取样，但仍存在费用高、效率低的问题，难以满足日益增加的工程勘察、环境监测和病害治理的要求。基于上述问题，本专利技术旨在提供一种地下水分层取样的负压法及装置，利用负压吸附原理，采用现行电子与电磁控制技术，制作取样、样品存贮和管理的装置，一次下井取样，准确、高效、环保地获取十多个深度的水样，克服传统的取样方法和装置存在的准确率低、工作效率低、安全环保风险高、成本高的缺点。本专利技术通过以下技术方案来实现：一种地下水分层取样的负压法，包括，步骤一，制作地下水取样容器，并在地面上对取样容器进行抽真空和密闭；步骤二，将多个取样容器一次性全部放入钻孔中；步骤三，在预定深度位置打开至少一个取样容器使得该深度的地下水在压力差作用下进入取样容器，然后封闭取样容器；步骤四，移动取样容器到下一个预定深度位置，重复步骤三，完成不同深度位置的地下水取样；步骤五，将所有取样容器提升到地面上，然后将取样容器中的地下水样本取出。优选的，所述步骤二中，多个取样容器沿着钻孔深度方向间隔排列，且钻孔内同一深度位置有两个以上的取样容器。一种用于地下水分层取样的负压法的装置，包括，探头，所述探头主要由外壳和取样桶组成，外壳内部且沿着外壳的轴线方向划分为多个取样区域，每个取样区域内设置有多个取样桶，每个取样桶的下端与一个常闭式双通电磁阀连接，每个取样桶的上端设置有一个泄压阀；地面主机，所述地面主机位于地面上并控制常闭式双通电磁阀的打开与关闭；电缆绞车，所述电缆绞车分别与探头和地面主机连接，且电缆绞车用于将探头送入钻孔内不同深度位置并传送地面主机的输出信号。进一步，所述外壳的表面开有操作槽，所述泄压阀的泄压口端和常闭式双通电磁阀的水样出入口端位于操作槽内。进一步，所述探头的外壳内部且沿着外壳的轴线方向划分为三个以上的取样区域，不同取样区域内的取样桶数量相同。进一步，所述外壳截面呈圆形，所述取样桶为圆柱形筒体，同一取样区域内设置有四个取样桶，四个取样桶关于外壳截面圆心对称分布，且四个取样桶均与外壳相切。进一步，所述探头还包括电线管、电缆接头和底座，所述电线管位于外壳内的轴线位置，所述电缆接头位于外壳的顶端并与电缆绞车连接，所述底座位于外壳的底端。进一步，所述取样桶的内腔通过一根连通管与常闭式双通电磁阀连接，所述常闭式双通电磁阀的水样出入口端连接有另一根连通管。进一步，所述地面主机包括显示屏、电池、电子转换开关、单片机、控制板、电缆连接插座和电源开关，其中电子转换开关为多路转换开关，分别控制多个常闭式双通电磁阀的开启和关闭。本专利技术依据负压法原理，制作装置和测试取样流程，一次性对仪器探头的多个取样桶进行抽真空，通过探头一次上下井，可完成多个不同深度层的取样工作。本专利技术的技术构思包括取样方法流程和仪器装置，其中，仪器装置又包括探头、地面主机、电缆绞车、电缆连接线和取样钻孔。取样方法流程通过控制取样管理软件来实现。探头包括取样桶、常闭式双通电磁阀、操作槽、泄压阀、水样出入口端、连通管、线缆管、电缆连接头和底座。其中，取样桶由多层多个高强玻璃钢组成，每层的多个取样桶对称布置；桶上部设有泄压阀，便于取样；桶下部与常闭式双通电磁阀密封连接，电磁阀的一个出口通过一根连通管通向取样桶底部，另一出口通过另一根连通管外露于操作槽中，多个取样桶及电磁阀的中心设有连接电缆用的线缆管。其中，探头侧面在周向设有操作槽，泄压管和电磁阀的连通管在此出露，方便抽真空、取样操作；探头上部设有电缆连接头插座，方便与电缆连接；探头下部设有底座，保护探头。控制用地面主机由显示屏、电池、电子转换开关、单片机、控制板、电缆连接插座、电源开关和安装在单片机上的控制取样管理软件组成。其中，电子转换开关为路转换开关，由单片机控制模块控制主机与探头中各电磁阀的开关。其中，控制取样管理软件包括探头深度记录、工程参数设置、抽空真管理设置、取样操作控制和信息贮存。电缆绞车用于探头在钻孔中上升或下降控制，探头供电，传输探头测量信息，控制探头工作，包括孔口滑轮支架、电缆绞车、拉拔电缆。与现有技术相比，本专利技术的核心在于采用负压原理制作编制的控制管理程序、制作的负压取样探头和地面控制主机，控制管理程序安装在地面主机中，主要流程包括参数设置、探头取样瓶抽真空、控制探头从浅至深到达不同取样深度、分别控制探头进行取样、地面样品转存；负压取样探头由多层多个取样桶组成，每个取样桶设计有一个常闭式电磁阀，由地面主机通过多路电子控制开关对电磁阀进行控制。本专利技术可一次设计管理一个探头中的多个样瓶，每下井和提升一次，可完成多达多个深度点(例如16个)的取样工作，取样精确、工作效率高、成本低。由于采用了本专利技术的负压吸入、多路开关控制、自动取样管理的原理和方法流程，配合本专利技术的负压取样装置，使本专利技术具备多层取样参数准确、工作高效、环保的优点。附图说明图1为现有地下水取样方法之一的贝勒管采样原理示意图；图2为现有地下水取样方法之一的便携式采样泵采样原理示意图；图3为本专利技术的系统组成及取样探头示意图；图4为本专利技术的负压法分层取样工作流程图；...

【技术保护点】
1.一种地下水分层取样的负压法，其特征在于：包括，/n步骤一，制作地下水取样容器，并在地面上对取样容器进行抽真空和密闭；/n步骤二，将多个取样容器一次性全部放入钻孔中；/n步骤三，在预定深度位置打开至少一个取样容器使得该深度的地下水在压力差作用下进入取样容器，然后封闭取样容器；/n步骤四，移动取样容器到下一个预定深度位置，重复步骤三，完成不同深度位置的地下水取样；/n步骤五，将所有取样容器提升到地面上，然后将取样容器中的地下水样本取出。/n

【技术特征摘要】
1.一种地下水分层取样的负压法，其特征在于：包括，
步骤一，制作地下水取样容器，并在地面上对取样容器进行抽真空和密闭；
步骤二，将多个取样容器一次性全部放入钻孔中；
步骤三，在预定深度位置打开至少一个取样容器使得该深度的地下水在压力差作用下进入取样容器，然后封闭取样容器；
步骤四，移动取样容器到下一个预定深度位置，重复步骤三，完成不同深度位置的地下水取样；
步骤五，将所有取样容器提升到地面上，然后将取样容器中的地下水样本取出。


2.根据权利要求1所述的一种地下水分层取样的负压法，其特征在于：所述步骤二中，多个取样容器沿着钻孔深度方向间隔排列，且钻孔内同一深度位置有两个以上的取样容器。


3.一种用于地下水分层取样的负压法的装置，其特征在于：包括，
探头(1)，所述探头(1)主要由外壳和取样桶(6)组成，外壳内部且沿着外壳的轴线方向划分为多个取样区域，每个取样区域内设置有多个取样桶(6)，每个取样桶(6)的下端与一个常闭式双通电磁阀(7)连接，每个取样桶(6)的上端设置有一个泄压阀(9)；
地面主机(2)，所述地面主机(2)位于地面上并控制常闭式双通电磁阀(7)的打开与关闭；
电缆绞车(3)，所述电缆绞车(3)分别与探头(1)和地面主机(2)连接，且电缆绞车(3)用于将探头(1)送入钻孔内不同深度位置并传送地面主机(2)的输出信号。


4.根据权利要求3所述的一种用于地下水分层取样的负压法的装置，其特征在于：所述外壳的表面开有操作槽(8)，所述泄压阀(9)的泄压口端和常闭...

【专利技术属性】
技术研发人员：王波，蒋才洋，刘骅标，丁朋，邹宇杰，
申请(专利权)人：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52