一种一体化地下水分层原位采集装置的制作方法

1.本实用新型涉及水文地质调查技术领域，具体涉及一种一体化地下水分层原位采集装置。


背景技术：

2.野外监测井的水样采集是水文地质调查过程中的重要一环。由于水文地质条件的复杂性，在人类活动影响下，含水系统中地下水往往呈分层现象。根据井内不同层位地下水的水质情况进行分层原位采水，测试分析水样的水化学与同位素等数据，是地下水污染、地下水运移与咸水入侵研究的重要手段。
3.长期以来在进行分层采水前，需利用水环境参数测量设备，采取定点下潜式测量方式获取井内垂向上地下水参数(如温度、电导率、ph、溶解氧等)变化，识别地下水水质分布情况，进而判断取水层位。确定采集层位后再利用采水装置进行地下水样采集，为两个分开的步骤，需要多人操作，过程繁琐且费时费力。
4.国内主要采取两种方法实现地下水分层采水。第一种是充气式单管井式采水器，采用的是充气加压方式，根据一定水深的压力将取水器内压力增大超过水深压力后，放置取水器到达此水深后放气，让水进入取水器。最后操作者通过绳索将取水器提起后取水。第二种是水泵抽吸式采水装置，实施方法是将水泵或水管放至井内一定水深后，通过水泵将地下水抽吸到地面以上取水。
5.现有的充气加压式单管采水器与水泵抽吸式采水装置一次下井只能采一个目标层位的地下水，如果井内存在两个或两个以上的层位，则需要重复操作，在采水器进井、出井的过程中极有可能对井内水体造成扰动，发生混合现象，使下一次采集的水样不能反映原位地下水的真实情况。另外，充气加压式单管采水器与水泵抽吸式采水装置在采集过程中不可避免会与空气接触，从而增加了水样参数(如2h、
18
o、
14
c)分析代表原位信息的不确定性。
6.因此，为了解决现有采集装置及存在的上述问题，现在亟需对现有采集装置进行改进。


技术实现要素：

7.为解决现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种一体化地下水分层原位采集装置。
8.本实用新型的技术方案为：
9.一种一体化地下水分层原位采集装置，包括控制台、支撑放置机构、驱动机构、水质参数分析机构和采水器。所述控制台设置在支撑放置机构上，所述支撑放置机构包括采水器放置架。所述控制台分别与水质参数分析机构和采水器电性连接；所述水质参数分析机构将检测到的信号传输到控制台，所述控制台接收到信号后控制采水器采水。所述驱动机构分别与水质参数分析机构和采水器固定连接，所述驱动机构驱动水质参数分析机构和
采水器在监测井内同时上下运动。所述采水器包括若干个通过固定架并排连接的单层采水机构，每个单层采水机构内设置有隔绝空气组件。
10.进一步的，所述驱动机构包括滚轴、把手和缆绳，所述缆绳设置在滚轴上，通过设置在滚轴上的把手驱动，所述水质参数分析机构和采水器与缆绳连接。
11.进一步的，所述水质参数分析机构设置为水质参数分析传感器，所述水质参数分析传感器的底部与单层采水机构的底部平齐。
12.进一步的，所述单层采水机构包括采水舱、进水口和排气口；所述采水舱固定在固定架上，所述进水口设置在采水舱的底部，所述排气口设置在采水舱的顶部，所述排气口与排气管连通，所述排气管设置在缆绳上，在所述隔绝空气组件设置在采水舱内。
13.更进一步的，所述进水口上设置有单向进水电磁阀，所述单向进水电磁阀与控制台电性连接。
14.进一步的，所述隔绝空气组件包括浮体，所述浮体的侧壁与采水舱的内壁贴合且可在采水舱内上下移动。
15.更进一步的，所述浮体的外壁上设置有导电层，所述采水舱的顶部的两侧设置有导电电极，所述导电电极与控制台连接。
16.进一步的，所述采水舱设置为内部中空的环形舱体。
17.进一步的，所述控制台上设置有电性连接的显示屏、总开关、电磁阀开关、工作灯和指示灯。
18.更进一步的，所述电磁阀开关包括第一单向进水电磁阀开关和第二单向进水电磁阀开关，所述工作灯包括总工作灯、第一工作灯和第二工作灯，所述指示灯包括第一指示灯和第二指示灯。
19.本实用新型所达到的有益效果为：
20.本实用新型将水质参数分析机构与单层采水机构集成一体化，在单层采水机构下潜过程中即可获得井内不同深度地下水水质参数数据，直接确定采集层位后进行地下水水样采集。可一次性实现多层位地下水的采集，不仅提升了工作效率，满足密集采样的需求，又降低了分层采水过程对井内地下水扰动的风险，使采集水样避免与空气接触，极大提升采集水样代表原位地下水的真实性、有效性。
21.本实用新型通过隔绝空气组件的设计，既可使采集水样避免与空气接触，有效降低采集水样代表原位地下水的不确定性，同时可使操作人员清楚采水舱内是否采满水，结构简洁，使用方便高效。
22.本实用新型通过控制台的设置，自动化程度高，操作简单，只需点击几次按钮即可完成井内采水，降低了劳动强度，提高了采集效率。
附图说明
23.图1是本实用新型装置的整体结构示意图。
24.图2是本实用新型装置中控制台的结构示意图。
25.图3是本实用新型装置中控制台的工作电路图。
26.图中，1、控制台；2、电池；3、滚轴；4、采水器放置架；5、底座；6、桁架；7、出气口；8、摇把；9a、下井缆绳；9b、连接缆绳；10、固定架；11a、第一排气口；11b、第二排气口；12a、第一
导电电极；12b、第二导电电极；13、第一采水舱；14、第二采水舱；15a、第一浮体；15b、第二浮体；16、满舱水位；17a、第一单向进水电磁阀；17b、第二单向进水电磁阀；18、水质参数分析传感器；19、显示屏；20、总开关；21、第一单向进水电磁阀开关；22、第二单向进水电磁阀开关；23、总工作灯；24、第一工作灯；25、第二工作灯；26、第一指示灯；27、第二指示灯。
具体实施方式
27.为便于本领域的技术人员理解本实用新型，下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式。
28.如图1所示，本实用新型中的一体化地下水分层原位采集装置包括地面操作平台、缆绳和采水器。地面操作平台由控制台1、电池2、滚轴3、采水器放置架4、底座5、桁架6、摇把8和出气口7组成。缆绳由下井缆绳9a、连接缆绳9b组成。
29.采水器包括2个并排设置的通过固定架10连接的第一单层采水机构和第二单层采水机构和1个设置于第一单层采水机构和第二单层采水机构之间的水质参数分析机构。第一采水单层采水机构包括第一采水舱13、第一排气口11a、第一导电电极12a、第一浮体15a和第一单向进水电磁阀17a。所述第二采水单层采水机构包括第二采水舱14、第二排气口11b、第二导电电极12b、第二浮体15b和第二单向进水电磁阀17b。所述第一采水舱13和第二采水舱14设置为内部中空的环形结构。
30.所述控制台1与电池2相连。第一排气口11a和第二排气口11b经下井缆绳9a中的排气管与出气口7相连。所述第一导电电极12a和第二导电电极12b、第一单向进水电磁阀17a和第二单向进水电磁阀17b、水质参数分析传感器18分别经下井缆绳9a和连接缆绳9b中的电线与控制台1相连。
31.所述第一浮体15a和第二浮体15b为空心塑料球，表面均匀镀一层导电材料，例如铜。需保证浮体与采水舱内壁接触面贴合，且浮球可在采水舱内自由移动。当第一浮体15a和第二浮体15b表面分别与第一导电电极12a和第二导电电极12b接触时，完成电路连通，控制台1获知第一采水舱13和第二采水舱14内水位已满。
32.水质参数分析传感器18可测定水压、电导率、温度、ph、溶解氧。本实施例中，水质参数分析传感器18的型号为美国eureka推出的easyprobe多参数水质仪。
33.如图2为本实用新型控制台1平面图，由显示屏19、总开关20、第一单向进水电磁阀开关21、第二单向进水电磁阀开关22、总工作灯23、第一工作灯24、第二工作灯25、第一指示灯26、第二指示灯27组成。图3为控制台控制电路示意图。
34.为本实用新型实施流程图，具体实施方案：
35.(1)将地面操作平台放置地面合适位置，调节底座5使地面操作平台稳定。打开总开关20，总工作灯23亮，显示屏19显示水质参数分析传感器18工作。
36.(2)检查第一单向进水电磁阀开关21与第二单向进水电磁阀开关22应处于闭合状态，第一工作灯24与第二工作灯25亮，第一单向进水电磁阀17a和第二单向进水电磁阀17b为闭合状态。将采水器从采水器放置架4取下，放入监测井内，转动摇把8使采水器下潜，当水质参数分析传感器18到达地下水水面a时，显示屏19开始显示水压、电导率、温度、ph、溶解氧数据。
37.(3)操作者观察显示屏19中各项地下水参数变化，当参数变化到目标数值时，开始
对层位b进行水样采集。固定摇把8，打开第一单向进水电磁阀开关21，第一工作灯24灭，第一单向进水电磁阀17a打开。地下水在水柱压力下开始进入第一采水舱13中。其中，第一浮体15a将避免使水样与第一采水舱13内空气接触，并在进水的浮力作用下向上升，第一采水舱13中的空气在进水过程中经第一排气口11a、下井缆绳9a中排气管、出气口7排出。当第一采水舱13内水位到达满舱水位16时，第一浮体15a堵住第一排气口11a，进一步第一浮体15a表面与第一导电电极12a接触，第一指示灯26亮，表示第一采水舱13已满，关闭第一单向进水电磁阀开关21，第一工作灯24亮，第一单向进水电磁阀17a闭合，层位b水样采集完毕。
38.(4)打开摇把8，使采水器继续下潜，操作者观察显示屏19中各项地下水参数变化，当参数变化到目标数值时，开始对层位c进行水样采集。不同的是本步骤通过第二采水舱14进行地下水的采集，原理同步骤(3)。固定摇把8，打开第二单向进水电磁阀开关22，第二工作灯25灭，第二单向进水电磁阀17b打开。地下水在水柱压力下开始进入第二采水舱14中。其中，第二浮体15b将避免使水样与第二采水舱14内空气接触，并在进水的浮力作用下向上升，第二采水舱14中的空气在进水过程中经第二排气口11b、下井缆绳9a中排气管、出气口7排出。当第二采水舱14内水位到达满舱水位16时，第二浮体15b堵住第二排气口11b，进一步第二浮体15b表面与第二导电电极12b接触，第二指示灯27亮，表示第二采水舱14已满，关闭第二单向进水电磁阀开关22，第二工作灯25亮，第二单向进水电磁阀17b闭合，层位c水样采集完毕。
39.(5)监测井内水样采集完毕后，转动摇把8使采水器出井，放置在采水器放置架4上，依打开第一单向进水电磁阀开关21、第二单向进水电磁阀开关22，将第一采水舱13和第二采水舱14内水样收集在采样瓶内，带回实验室进行下一步测试分析。将水质参数分析传感器18记录的参数数据导出，以便分析研究用。
40.(6)关闭总开关20。
41.以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。