[發明專利]套管式氣體驅動地下水取樣裝置的取樣方法

有效

• 申請號: 202110248559.6
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN112964506B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 周旭;徐輝;柴娜娜;王煜;梁威;劉艷;龔榮;樊懋;張春
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63653部隊
• 主分類號: G01N1/10
• 分類號: G01N1/10
• 代理公司: 廣東知產貓知識產權代理有限公司 44513
• 代理人: 萬吉麗

1.套管式氣體驅動地下水取樣裝置的取樣方法，通過套管式氣體驅動地下水取樣裝置實現，所述套管式氣體驅動地下水取樣裝置包括控制單元(14)、傳輸單元(17)和置換單元(18)，所述控制單元(14)包括高壓氣體源(15)和控制器(16)，所述高壓氣體源(15)通過三通閥(23)與控制器(16)固定連接，所述傳輸單元(17)由內管(19)和外管(20)嵌套組成，兩管均為PU材質，外壁光滑，整個傳輸管道外徑小于20mm；所述置換單元(18)由不銹鋼管材料組成，其尺寸設計為：內徑小于36mm，外徑小于40mm，壁厚2～4mm，長度小于50cm，底部過濾網孔徑小于2mm，內管(19)一端與出水通道(1)上端固定連接，出水通道(1)下端依次與第一空心螺絲(3)與第二空心螺絲(4)固定連接，外管(20)一端與進氣通道(2)上端固定連接，進氣通道(2)下端直徑擴大后與法蘭(5)固定連接，第二空心螺絲(4)與法蘭(5)中心固定連接，法蘭(5)中心與第一止逆閥(6)固定連接，法蘭(5)外壁與置換器外壁(8)固定連接，第一止逆閥(6)與不銹鋼空心管(7)固定連接，置換器壁(9)與圓錐形空心部件(10)固定連接，圓錐形空心部件(10)與第三空心螺絲(11)固定連接，第三空心螺絲(11)與第二止逆閥(12)固定連接，第二止逆閥(12)與過濾器(13)固定連接，所述外管(20)另一端固定連接有密封圈(21)，所述內管(19)另一端貫穿密封圈(21)；所述傳輸單元的內管嵌套在外管里面；所述法蘭(5)中心孔周圍開有4個孔；所述控制器(16)通過進氣管(22)與外管(20)一側固定連接；所述進氣管(22)與外管(20)相通；所述密封圈(21)上開設有用于內管(19)貫穿的通孔；

其特征在于，所述套管式氣體驅動地下水取樣裝置的取樣方法為：

將本套管式氣體驅動地下水取樣裝置運送至地下水取樣現場，現場水文孔孔徑90cm，水位100m，井深300m，將高壓氣體源(15)與控制器(16)連接，控制器(16)氣體出口與傳輸單元(17)進氣口連接，將傳輸單元(17)的內管(19)與外管(20)用密封圈(21)隔離，傳輸單元(17)的外管(20)與內管(19)分別與進氣通道(2)與出水通道(1)連接；將置換單元(18)與傳輸單元(17)整體緩慢放入井中，置換單元(18)在水位下100m時停止下放并在井口進行固定，設置控制器(16)氣體入口端壓力為2MPa，設置好控制單元(14)的充放氣時間參數；待置換單元(18)在預定位置穩定5min后，水位以下的傳輸管路與置換室充滿水；啟動控制單元(14)開關，進氣口開始充氣，隨著進氣通道(2)中的壓力逐步上升，第一止逆閥(6)打開，第二止逆閥(12)關閉，當進氣通道(2)內氣壓達到2MPa時，內管(19)開始出水；當置換室內的所有水樣排出后，控制器控制進氣口排空與大氣接通，第一止逆閥(6)關閉，第二止逆閥(12)打開，置換室開始排空進水，當置換室與水下傳輸管路充滿水后，進氣口開始充氣，如此往復循環，實現了現場小孔徑深水位地下水的高效取樣；

本套管式氣體驅動地下水取樣裝置單次循環的出水量V₀按式(1)計算：

式(1)中：V₀——單次循環出水量，L；r_g——外管內半徑；r_w1——內管外半徑；r_w2——內管內半徑；h_g——傳輸單元在水位下長度，m；r_z——置換室內徑；h_z——置換室高度；

本套管式氣體驅動地下水取樣裝置的取樣效率ε按式(2)計算

式(2)中：ε——取樣效率；s——出水管道水流速，m/s；t₀——水氣置換器進水所需要的時間，s。