一种可测量水位、原位溶解氧及采集不同深度地下水的方法及装置

摘要

本发明涉及一种可测量水位、原位溶解氧及采集不同深度地下水的方法及装置。本发明将溶氧仪探头与采水管结合，进行不同深度地下水溶解氧的原位观测，避免水样从采水管转移到采样瓶中溶解氧含量的变化。根据卷盘不同直径部分绳子下降速度差异来控制采水管入水口盖启闭状态。将三脚支架固定在观测井上，关紧采水管出水口阀门，盖好采水管入水口盖；转动卷盘使采水管下降，待微安表指针发生偏转时，旋紧止动螺栓，得到地下水水位；关闭电池盒开关，松开止动螺栓，继续转动卷盘至采水管入水口达到指定深度后旋紧止动螺栓，记录溶解氧含量；用拉绳开启入水口盖，待水充满采水管后转动卷盘取出采水管。本发明具有操作简单、高效节能、精确度高和成本低廉等特点。本发明所用的电池电压及微安表量程可根据地下水的受污染情况进行调整。

说明书

技术领域

本发明属于采水器技术领域，涉及地下水监测及采集技术，具体为一种可测量水位、原位溶解氧及采集不同深度地下水的方法及装置。

背景技术

随着现代社会经济的发展，湖泊、河流、水库等地表水体均受到不同程度的污染。据《联合国世界水资源开发报告（第一版）》（执行摘要）中介绍每天有 2×10⁶吨的垃圾被倾入水中，其中包括工业、化学、生活和农业废物（化肥，杀虫剂，杀虫剂残留物）等。随着地表淡水资源污染的加剧，工业和生活污水排放量增加，以及受农业大量使用农药化肥的影响，地下水污染问题也将日益突出。地下水污染严重地区主要分布在城镇周围、排污河道两侧、地表污染水体分布区及引污农灌区等。中国约有一半城市市区地下水污染比较严重，污染物主要有重金属、有机物和硝酸盐等，地下水污染多数为复合污染。越来越多的研究表明，对于海岸带附近地下水，在近岸水动力条件作用下地下水中的污染物会发生迁移并污染近岸带海洋环境。研究近岸带地下水中污染物质的迁移及转化规律，对于海岸带资源与环境保护具有重要意义。目前，地下水水位计和采样器形式较多，但是无法同时进行水位测量和水样采集，因此通常的办法是先用水位计测量水位后再进行采样，操作过程繁琐，需要人力多。对于地下水溶解氧的测量一般也是先将水样取出并转移至采样瓶中测量，但在转移过程中不可避免的使大量氧气溶入水样，改变了地下水中原有的溶解氧含量。一般的采样器均为上下开口，在采样器下降过程中从下口进入的水可能有部分聚积在采样器边角而未及时从上口排出，且采样器具有一定的长度，故所采集的水样与要求深度的水样差别较大。而且，一般采样器均为手提式，人力无法解放，人手的晃动及其他人为因素均会对按指定深度采集的水样造成影响，使采样准确度较低。以上不足使目前的地下水采样难以满足地下水的相关研究和调查的需要。

发明内容

本发明的目的就是针对测量地下水位、原位溶解氧和采集指定深度地下水现有的处理技术和手段存在的不足，提供一种可测量水位、原位溶解氧及采集不同深度地下水的方法及装置，在采水的同时测量水位，并严格按照指定深度测量原位溶解氧和取水样。

本发明提出的可测量水位、原位溶解氧及采集不同深度地下水的方法，具体步骤如下：

（1）根据地下水电导率的不同，选择合适的电池电压及微安表量程，将三脚支架固定在观测井之上，关闭采水管下端出水口阀门，检查并盖好采水管上端的入水口盖；

（2）开启电池盒开关，转动卷盘通过带刻度导线使采水管稳定下降，转动过程中由于带刻度导线所缠绕处的直径要小于拉绳所缠绕处的直径，故带刻度导线下降的比较慢，始终保持绷直状态，而拉绳则始终保持松弛状态，观察微安表指针，待微安表指针发生偏转时，立即旋紧止动螺栓，此时读出带刻度导线上的刻度，即可得到地下水水位；

（3）关闭电池盒开关，松开卷盘的止动螺栓，继续转动卷盘至采水管入水口达到指定深度后旋紧止动螺栓，连接溶氧仪显示器接口，读取并记录溶氧值，松开溶氧仪显示器接口，用力拉起与入水口盖相连的拉绳，开启入水口盖并保持一段时间，待水充满采水管后松开拉绳，反方向转动卷盘，转动过程中要使连接采水管的导线保持绷直状态，使连接入水口盖的拉绳保持松弛状态，待取出采水管后，松开出水口阀门，转移水样至采样瓶中；

（4）对于不同的观测井，重复步骤（1）~（3）即可。

本发明中根据电学原理，利用采水管下端铜片探头触碰到水面时电路连通致使微安表指针发生偏转来获得水位。根据地下水电导率的不同，所选电池电压可为1.5 V~3 V，微安表量程可为100 μA~1 mA。

本发明可通过不同直径卷盘上绳子下降速度差异来控制采水管入水口盖启闭状态并采集指定深度的水样。

本发明中，溶氧仪探头与采水管结合进行不同深度地下水溶解氧的原位观测，避免水样从采水管转移到采样瓶中溶解氧含量的变化。

本发明提出的可测量水位、原位溶解氧及采集不同深度地下水的装置，所述装置包括三角支架1、卷盘2和采水管13，其中：三角支架1为可活动伸缩结构，溶氧仪显示器15固定于三角支架1上，卷盘2固定于三脚架1下，卷盘2由直径大小不同的两个圆盘同轴连成一体，电池盒及微安表3安装于卷盘2上，卷盘2一侧设有止动螺栓；带刻度导线4和拉绳5分别缠绕于卷盘的小直径圆盘和大直径圆盘上；采水管13顶部设有入水口盖6，采水管13上部靠近入水口盖6处设有溶氧仪探头16，溶氧仪探头16的电缆线17与带刻度导线4粘结，拉绳5一端连接采水管13的入水口盖6；采水管13底部设有添加保护层的配重物7及其支撑8，采水管13的出水口9位于支撑8下，使其避免碰撞，采水管13侧面设有导线保护套11，所述带刻度导线4穿过导线保护套11，固定于采水管13侧面底端；采水管13下部设有保护托10，用于保护与导线4相连的铜片探头12。

本发明的有益效果：

本发明利用电学原理，在采水样的同时测量地下水位和原位溶解氧，独特的结构设计使其能严格按照指定深度取水。整个系统结构操作简单、节省人力、经济实用且精度高，为地下水的相关研究和调查提供了保障。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2 为三角支架1俯视示意图。

图3 为采水管13正面示意图。

图4 为采水管13侧面示意图。

图5 为卷盘2示意图。

图6 为铜片探头12示意图。

图中标号：1为三角支架，2为卷盘，3为电池盒及微安表，4为带刻度导线，5为拉绳，6入水口盖，7为配重物，8为支撑，9为出水口，10为保护托，11为导线保护套，12为铜片探头，13为采水管，14为观测井，15为溶氧仪显示器，16为溶氧仪探头，17为溶氧仪探头电缆线。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

如图1-图5所示，所述装置包括三角支架1、卷盘2和采水管13，其中：三角支架1为可活动伸缩结构，溶氧仪显示器15固定于三角支架1上，卷盘2固定于三脚架1下分为不同直径的两部分，电池盒及微安表3安装于卷盘2上，带刻度导线4和拉绳5分别缠绕于卷盘的小、大直径两部分，采水管顶部设有入水口盖6，采水管13上部与入水口盖6等高处设有溶氧仪探头16，溶氧仪探头16的电缆线17与导线4粘结，底部设有添加保护层的配重物7及其支撑8，出水口9位于支撑8下，使其避免碰撞，采水管13侧面设有导线保护套11，采水管13下部设有保护托10，用于保护与导线4相连的铜片探头12。

以某综合垃圾填埋场周围1#观测井为例进行地下水水位测量及水样采集。其中，电池选择一节电动势为1.5 V的干电池，微安表选择量程为1 mA。首先，将三脚支架1固定在1#观测井14之上，关闭采水管13下端出水口9的阀门，检查并盖好采水管13上端的入水口盖6。然后，开启电池盒开关，将采水管13伸入1#观测井14中，转动卷盘2使采水管13稳定下降，转动过程中连接采水管13的带刻度导线4保持绷直状态，连接入水口盖6的拉绳5保持松弛状态。观察微安表指针，待微安表指针发生偏转时，立即旋紧卷盘2的止动螺栓，此时读出带刻度导线4上的刻度为343.50 cm，经基准面换算即可得到地下水水位。关闭电池盒开关，松开卷盘的止动螺栓，继续转动卷盘至采水管入水口达到水面下1.00 m后旋紧止动螺栓，连接溶氧仪显示器15接口，得到溶氧值为1.39 mg/L，温度为17.9 ℃，断开溶氧仪显示器15接口。用力拉起与入水口盖6相连的拉绳5，开启入水口盖6并保持一段时间，待水充满采水管13后松开拉绳5。反方向转动卷盘2，转动过程中连接采水管13的带刻度导线4保持绷直状态，连接入水口盖6的拉绳5保持松弛状态。待取出采水管13后，打开出水口9阀门，转移水样至采样瓶中。

实施例2：

以某综合垃圾填埋场周围2#观测井14为例进行地下水水位测量及水样采集。其中，电池选择两节电动势各为1.5 V的干电池，微安表选择量程为500 μA。首先，将三脚支架1固定在1#观测井14之上，关闭采水管13下端出水口9的阀门，检查并盖好采水管13上端的入水口盖6。然后，开启电池盒开关，将采水管13伸入2#观测井14中，转动卷盘使采水管13稳定下降，转动过程中连接采水管13的带刻度导线4保持绷直状态，连接入水口盖6的拉绳5保持松弛状态。观察微安表指针，待微安表指针发生偏转时，立即旋紧止动螺栓，此时读出带刻度导线4上的刻度为37.00 cm，经基准面换算即可得到地下水水位。关闭电池盒开关，松开卷盘2的止动螺栓，继续转动卷盘至采水管13入水口达到水面下0.50 m后旋紧止动螺栓，连接溶氧仪显示器15接口，得到溶氧值为1.32 mg/L，温度为15.8 ℃，断开溶氧仪显示器15接口。用力拉起与入水口盖6相连的拉绳5，开启入水口盖6并保持一段时间，待水充满采水管13后松开拉绳5。反方向转动卷盘2，转动过程中连接采水管13的带刻度导线4保持绷直状态，连接入水口盖6的拉绳5保持松弛状态。待取出采水管13后，打开出水口9阀门，转移水样至采样瓶中。

实施例3：

以某综合垃圾填埋场周围7#观测井14为例进行地下水水位测量及水样采集。其中，电池选择一节电动势为1.5 V的干电池，微安表选择量程为200 μA。首先，将三脚支架1固定在7#观测井14之上，关闭采水管13下端出水口9的阀门，检查并盖好采水管13上端的入水口盖6。然后，开启电池盒开关，将采水管13伸入7#观测井14中，转动卷盘2使采水管13稳定下降，转动过程中连接采水管13的带刻度导线4保持绷直状态，连接入水口盖6的拉绳5保持松弛状态。观察微安表指针，待微安表指针发生偏转时，立即旋紧止动螺栓，此时读出带刻度导线4上的刻度为174.35 cm，经基准面换算即可得到地下水水位。关闭电池盒开关，松开卷盘的止动螺栓，继续转动卷盘至采水管13入水口达到水面下1.50 m后旋紧止动螺栓，连接溶氧仪显示器15接口，得到溶氧值为0.84 mg/L，温度为16.7 ℃，断开溶氧仪显示器15接口。用力拉起与入水口盖6相连的拉绳5，开启入水口盖6并保持一段时间，待水充满采水管13后松开拉绳5。反方向转动卷盘，转动过程中连接采水管13的带刻度导线4保持绷直状态，连接入水口盖6的拉绳5保持松弛状态。待取出采水管13后，打开出水口9阀门，转移水样至采样瓶中。

由于采用了以上技术方案，本具体实施方式可在采水样的同时测量地下水位、原位溶解氧及温度，独特的结构设计使其能严格按照指定深度取水。整个系统结构操作简单、节省人力、经济实用且精度高。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。