[发明专利]一种地下水水位监测及自动取样保存装置及方法

说明书

本发明属于农田水文和水环境领域，具体是一种地下水水位监测及自动取样保存装置及方法。所述装置包括监测井、水位自动监测系统、供电系统和水样自动采样保存系统；监测井包括外井(1)、内井(2)、井盖(3)和过滤砂石(4)；水位自动监测系统包括井绳(5)及自记水位计(6)；供电系统包括逆变器(17)、蓄电池(18)、供电控制器(19)和太能电池板(20)；水样自动采样保存系统包括第一水泵(8)、第二水泵(7)、第一水泵出水管(9)、第二水泵出水管(10)、出水管支架(11)、小型冰箱(12)、步进电机(13)、圆形样品卡槽(14)、容器瓶(15)和可编程控制器(16)；本发明应用范围广，可运用于大部分地下水水位水质监测中。

技术领域

本发明涉及地下水自动监测取样，具体来说是一种地下水水位监测及自动取样保存装置及方法，属于农田水文和水环境领域。

背景技术

地下水是水资源的重要组成部分，其埋深变化无论是对于农田水转化、水分消耗，还是树林、荒地、湖泊等生态景观的健康发展都有着重要的影响。在我国西北的一些干旱半干旱灌区，降雨量小、蒸发量大，地下水埋深及其含盐量甚至直接决定了土壤盐碱化及地下水资源的可利用程度。此外，随着我国对生态环境保护的加强，农业面源污染也受到普遍关注。农业生产中过量的肥料投入以及不合理的灌溉方式导致大量的氮、磷元素淋洗至地下水中，一方面造成了农田肥料的流失，另一方面也造成了地下水环境的污染。了解地下水污染的机理及过程，需要对地下水氮、磷含量、pH值等进行长序列观测。

地下水监测有着水位、盐分、pH值、氮磷含量等多要素的监测需求，传统的人工取样耗时费力，需要发展自动监测取样技术。目前，地下水水位、盐分自动监测产品已趋于成熟，并得到广泛应用，但监测地下水氮磷含量、pH值等项目的自动监测产品还面临着无法监测或监测精度不高、监测成本昂贵等问题，要实现地下水的氮、磷含量等的监测，还需要进行水样采集。现有的各种地下水监测取样装置，如中国专利“一种农田浅层地下水位、水质在线监测及自动取样系统(CN201721246244)”、“一种地下水自动监测设备(CN201610532852)”虽采用各种传感器部分解决了水质监测问题，也能够对地下水进行单次取样，但在实际的区域尺度地下水监测中，常常需要大量的取样点，多数只需要一定间隔时间(如7d、10d)的水质监测数据，由于各个传感器只能监测单一项目，大量依靠传感器不仅会导致水质要素监测不全，还会极大地加大监测成本。现有的自动取样技术虽能实现单次取样，但既无法满足长时间自动取样及测氮磷含量、盐分等样品4℃的冷藏保存要求，也未考虑到观测井地下水与实际地下水的滞后交换问题。

因此，有必要设计一种地下水水位监测及自动取样保存装置，来满足地下水水位、盐分、pH值、氮磷含量等多要素的自动监测需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精度高、使用便捷、可操作性强、自动化程度高的地下水水位及水质多要素监测装置及方法，能够实现地下水水位、水质多要素长时间的连续自动监测、取样及保存。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种地下水水位监测及自动取样保存装置，所述装置包括监测井、水位自动监测系统、供电系统和水样自动采样保存系统；其中，

监测井包括外井1、内井2、井盖3和过滤砂石4；监测井埋入待监测区地下，井口露出地表，内井2置于外井1的中心；

外井1和内井2的管壁上均设有多个供地下水自由交换的小孔，外井1和内井2之间填有过滤砂石4；外井1和内井2的底端封闭；外井1的顶端设有井盖3，井盖3上端预留有便于井绳5、第一水泵出水管9、第二水泵出水管10通过的小孔；

水位自动监测系统包括井绳5及自记水位计6；自记水位计6布置在井绳5底端，通过井绳5与井盖3相连，用于监测地下水水位变化；自记水位计6布置于监测井常年最低地下水水位以下；