气体置换式地下水采样器的研制与试验.pdf

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1、第46卷第l期人民长江Vo1．46．NO．12015年1月YangtzeRiverJan．．2015文章编号：1001—4179(2015)01—0043—03气体置换式地下水采样器的研制与试验李小杰，潘德元，叶成明，郑继天(中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北保定071051)摘要：为了能方便、快速、准确地获取小直径、大深度监测井中的地下水样品，研制了气体置换式地下水采样器。该采样器依靠水柱压力驱动地下水样品进入采样管，使用压缩气体驱动地下水样品流出地表。在采样深度500m的单次循环采样中，采样器平均采样量为20L／次；在同样深度的连续采样中，采样器最大采样量为40L／h。

2、详细介绍了采样器的技术原理、设计制作以及试验测试情况。关键词：气体置换；采样技术；采样器；地下水中图法分类号：TV211．12文献标志码：ADOI：l0．16232／j．cnki．1001—4179．2015．01．011地下水采样技术在地下水污染防治和监测中扮演泵，使用压缩气体驱动，依靠水柱压力，水样通过单向着重要角色，采样获取的样品质量直接影响着地下水阀进入采样管内，再从驱动管注入压缩气体，驱使水样监测的结果。地下水监测计划能否成功，关键在于是从取样管流出，达到采样的目的¨。否能保证现场采样过程中所采集到的样品代表地下水采集地下水样品时，先将驱动管管头和取样管管的真实状况，即采样

3、的准确性。头与大气连通，地层水通过单向阀进入u形管内，从发达国家高度重视地下水的采样技术，对采样技驱动管管头注入高压氮气(或其它惰性气体)，此时单术进行了深入地研究，形成了规模化系列化的采样器向阀关闭，驱使地层流体样品从取样管流出地表，完成具产品。国外地下水采样设备，无论是常规采样器、取样品采集。通过重复以上采样过程，地层中的流体可以不断置换、更新，最终采集到新鲜的地层流体。如图样泵、定深取样器，还是地下水分层采样系统，均具有I所示小巧、灵活、轻便、取样质量可靠等特点。国内地下水采样技术特别是采样设备研制起步较晚，国产成熟、定一=r=型的地下水采样设备几乎为空白。为此，中国地质调查局

4、水文地质环境地质调查中●心开展了系列的地下水采样技术研究与设备研制工i厂自作，以提高国内地下水采样的准确性和样品代表性，提～蛹升我国地下水采样技术水平，降低地下水采样成本。(a)准备(b)给气液柱上升、出水(c)停气液柱恢复气体置换式采样器具研制是其中的一项重要内容。图1气体置换式采样技术原理1技术原理2采样器设计气体置换式地下水采样器是利用气体驱动原理置换地下水，其结构简单、操作简便、性能稳定，特别适合2．1总体设计在小直径监测井中采样。采样器是一个简单的容积采样器包括地面控制系统和井下采样系统两部收稿日期：2014—06—20；修回日期：2014—10—15基金项目：国土资源部公

5、益性行业科研专项“二氧化碳储存场地勘查技术方法研究”(201211063—02)作者简介：李小杰，男，高级工程师，主要从事水文地质、环境地质与钻探技术研究工作。E—mail：lixiaojie212@163．corn第1期李小杰，等：气体置换式地下水采样器的研制与试验45上水量增加，最大流量达到40．5L／h。随着单向阀下3试验测试入深度越深，管内流体阻力越大，驱动气压越高。连续野外试验井位于河南临颍县，为一口地热井，井深取样数据见图5。1206m，水位35m。管井结构自上而下为：0～168m3段为(I)273×7mm螺旋钢管；168～1206m段为159∞莹2×6mm钢管及同径桥式

6、滤水管。昌由于是首次开展深井井下取样测试，取样深度大，此次野外试验分为井下270，370m和500m三个递进0阶段，并进行连续取样试验。经过项目组人员的共同周期取样体积，L努力，历时一周终于完成了试验测试，取得珍贵的试验图5取样气压与取样体积关系数据。在取样深度500m的条件下，单次循环取样时，平均取样量为20L；连续取样时，最大取样流量达到4结语40L／h。试验结果显示，研制的气体置换式采样器效果良(1)单循环取样方式是指将驱动管接通空压机或好，采样深度达到井下500m，最大流量40L／h。采样者高压氮气瓶一次性将管内液体推出地面，然后将驱器尚有需要完善的地方，如试验过程中未下入封

7、隔器，动管和取样连通大气，等待地下流体进入管内，再进行无法实现分层采样。系统中的单向阀组件、管线接头第二次取样。此次试验单循环取样深度由浅入深，分等部件比较粗糙，在下井和升井过程中磨损比较严重。别在270，370m和500m取样试验取得了成功，取样单向阀件容易锈蚀，需进一步改进。各项数据见表1。参考文献：表1单循环取样数据[1]文冬光．中国二氧化碳地质封存选址指南研究[M]．北京：地质出版社．2012．[2]郑继天．国外地下水污染调查取样技术综述[J]．勘