[发明专利]套管式气体驱动地下水取样装置的取样方法

权利要求书

1.套管式气体驱动地下水取样装置的取样方法，通过套管式气体驱动地下水取样装置实现，所述套管式气体驱动地下水取样装置包括控制单元(14)、传输单元(17)和置换单元(18)，所述控制单元(14)包括高压气体源(15)和控制器(16)，所述高压气体源(15)通过三通阀(23)与控制器(16)固定连接，所述传输单元(17)由内管(19)和外管(20)嵌套组成，两管均为PU材质，外壁光滑，整个传输管道外径小于20mm；所述置换单元(18)由不锈钢管材料组成，其尺寸设计为：内径小于36mm，外径小于40mm，壁厚2～4mm，长度小于50cm，底部过滤网孔径小于2mm，内管(19)一端与出水通道(1)上端固定连接，出水通道(1)下端依次与第一空心螺丝(3)与第二空心螺丝(4)固定连接，外管(20)一端与进气通道(2)上端固定连接，进气通道(2)下端直径扩大后与法兰(5)固定连接，第二空心螺丝(4)与法兰(5)中心固定连接，法兰(5)中心与第一止逆阀(6)固定连接，法兰(5)外壁与置换器外壁(8)固定连接，第一止逆阀(6)与不锈钢空心管(7)固定连接，置换器壁(9)与圆锥形空心部件(10)固定连接，圆锥形空心部件(10)与第三空心螺丝(11)固定连接，第三空心螺丝(11)与第二止逆阀(12)固定连接，第二止逆阀(12)与过滤器(13)固定连接，所述外管(20)另一端固定连接有密封圈(21)，所述内管(19)另一端贯穿密封圈(21)；所述传输单元的内管嵌套在外管里面；所述法兰(5)中心孔周围开有4个孔；所述控制器(16)通过进气管(22)与外管(20)一侧固定连接；所述进气管(22)与外管(20)相通；所述密封圈(21)上开设有用于内管(19)贯穿的通孔；

其特征在于，所述套管式气体驱动地下水取样装置的取样方法为：

将本套管式气体驱动地下水取样装置运送至地下水取样现场，现场水文孔孔径90cm，水位100m，井深300m，将高压气体源(15)与控制器(16)连接，控制器(16)气体出口与传输单元(17)进气口连接，将传输单元(17)的内管(19)与外管(20)用密封圈(21)隔离，传输单元(17)的外管(20)与内管(19)分别与进气通道(2)与出水通道(1)连接；将置换单元(18)与传输单元(17)整体缓慢放入井中，置换单元(18)在水位下100m时停止下放并在井口进行固定，设置控制器(16)气体入口端压力为2MPa，设置好控制单元(14)的充放气时间参数；待置换单元(18)在预定位置稳定5min后，水位以下的传输管路与置换室充满水；启动控制单元(14)开关，进气口开始充气，随着进气通道(2)中的压力逐步上升，第一止逆阀(6)打开，第二止逆阀(12)关闭，当进气通道(2)内气压达到2MPa时，内管(19)开始出水；当置换室内的所有水样排出后，控制器控制进气口排空与大气接通，第一止逆阀(6)关闭，第二止逆阀(12)打开，置换室开始排空进水，当置换室与水下传输管路充满水后，进气口开始充气，如此往复循环，实现了现场小孔径深水位地下水的高效取样；

本套管式气体驱动地下水取样装置单次循环的出水量V₀按式(1)计算：

式(1)中：V₀——单次循环出水量，L；r_g——外管内半径；r_w1——内管外半径；r_w2——内管内半径；h_g——传输单元在水位下长度，m；r_z——置换室内径；h_z——置换室高度；

本套管式气体驱动地下水取样装置的取样效率ε按式(2)计算

式(2)中：ε——取样效率；s——出水管道水流速，m/s；t₀——水气置换器进水所需要的时间，s。