本發(fā)明屬于地下水取樣技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置與方法。

背景技術(shù)：

地下水關(guān)系到地球演化和地表生物生存的重要因素。地下水取樣通過配合相關(guān)測(cè)試技術(shù)能提供大量關(guān)于地層的物理、化學(xué)和微生物信息，是對(duì)工程開展和環(huán)境安全評(píng)估有重要指導(dǎo)意義的監(jiān)測(cè)手段之一。尤其是人類活動(dòng)，如垃圾填埋場(chǎng)滲濾液下滲、工業(yè)園區(qū)污染源地下排放或泄漏、農(nóng)業(yè)活動(dòng)的污染等，造成污染源下滲至淺層地下水，并橫向縱向擴(kuò)散至更大的影響區(qū)域，從地表的點(diǎn)狀到地下的三維錐面狀，從線狀到條帶狀，在不同地層深度和離地面污染源的距離遠(yuǎn)近造成不同程度的地下水水質(zhì)污染。

除地下水水質(zhì)污染造成環(huán)境污染外，地下水位的波動(dòng)亦可能誘發(fā)不良工程地質(zhì)災(zāi)害，改變地表水的補(bǔ)給體系與流量流向，甚至威脅淺地表生物群落的生存和區(qū)域環(huán)境承載能力。如，相關(guān)工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目、水力工程、地下水過量抽采、淺層地溫能開采等活動(dòng)造成淺層地下水位的急速下降，引發(fā)地表不均勻沉降、巖溶塌陷、地表區(qū)域性崩塌、地表河流湖泊干涸改道，造成較為嚴(yán)重的災(zāi)害和損失。

土十條、水十條的相繼頒布，顯示了政府對(duì)地下環(huán)境的關(guān)注及公眾環(huán)保意識(shí)的極大提高，隨之帶來監(jiān)管部門及工業(yè)市場(chǎng)對(duì)地下污染監(jiān)測(cè)控制技術(shù)的需求增長。其中，較大一部分地下環(huán)境污染問題來源于地表的泄漏滲透與淺地表工程注入活動(dòng)，尤其對(duì)離地表最近的地下含水層造成威脅。然而目前市場(chǎng)上的同類技術(shù)并不能滿足該方向發(fā)展的需求，需要進(jìn)一步的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明結(jié)合市場(chǎng)緊迫需求及已有的地下環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提供了一種適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置與方法，適用于區(qū)域性淺層水文地質(zhì)調(diào)查、重要工程的地下監(jiān)控、污染場(chǎng)地的環(huán)境地質(zhì)調(diào)查與監(jiān)測(cè)。該地下取樣裝置能實(shí)現(xiàn)淺層地下水分層取樣，并得到地下水位常年波動(dòng)情況。能適應(yīng)一定地質(zhì)條件下，無需大型鉆孔設(shè)備的快速安裝情況，適用于深度30米以內(nèi)，分層取樣不超過5層。其在功能上能同時(shí)實(shí)現(xiàn)淺層地下水分層高精度取樣和地下水位波動(dòng)監(jiān)測(cè)，工作原理明晰；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)用簡(jiǎn)約，能適應(yīng)地下水埋深淺、淤泥質(zhì)土粉土粘土為主的軟土地區(qū)無井快速成孔安裝的要求；著眼于市場(chǎng)需求研發(fā)，區(qū)別于同類技術(shù)產(chǎn)品。

本發(fā)明所提供的技術(shù)方案如下：

一種適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置，至少包括取樣機(jī)構(gòu)、連接機(jī)構(gòu)和地下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)。

所述的取樣機(jī)構(gòu)包括第一取樣機(jī)構(gòu)、第二取樣機(jī)構(gòu)、取樣瓶、氣相單向閥、嵌套式分流機(jī)構(gòu)、手動(dòng)泵、球閥和井頭固定支座，所述的第一取樣機(jī)構(gòu)包括第一外管、第一內(nèi)管和第一儲(chǔ)流容器，所述第一內(nèi)管嵌套在所述第一外管內(nèi)，所述第一內(nèi)管的下端與所述第一外管連通，所述第一外管的下端連接有第一液相單向閥和第一過濾器，所述第一外管的中端與所述第一儲(chǔ)流容器連通，且所述第一內(nèi)管貫穿所述第一儲(chǔ)流容器；所述的第二取樣機(jī)構(gòu)包括第二外管、第二內(nèi)管、第二儲(chǔ)流容器，所述第二內(nèi)管嵌套在所述第二外管內(nèi)，所述第二內(nèi)管的下端與所述第二外管連通，所述第二外管的下端連接有第二液相單向閥和第二過濾器，所述第二外管的中端與所述第二儲(chǔ)流容器連通，且所述第二內(nèi)管貫穿所述第二儲(chǔ)流容器，所述嵌套式分流機(jī)構(gòu)包括第一嵌套式分流器和第二嵌套式分流器，所述第一取樣機(jī)構(gòu)通過所述第一嵌套式分流器連通所述氣相單向閥和所述手動(dòng)泵，構(gòu)成驅(qū)替端，所述第二取樣機(jī)構(gòu)通過所述第二嵌套式分流器連通所述球閥和取樣瓶構(gòu)成取樣端。

取樣機(jī)構(gòu)基于氣體推動(dòng)式原理和U形管取樣原理，采用管中管取樣系統(tǒng)，既外管嵌套內(nèi)管的結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)可參見專利“一種管中管地下水分層取樣裝置”(專利號(hào)：201510338566.X)。

嵌套式分流機(jī)構(gòu)的作用在于將嵌套式的管中管結(jié)構(gòu)(第一外管和第一內(nèi)管)轉(zhuǎn)換分流為獨(dú)立的驅(qū)替支線和取樣支線，有兩組嵌套式分流器組成，其具體實(shí)施方式參考專利“一種嵌套式四口三通分流機(jī)構(gòu)”(專利號(hào)：201510523223.0)。

所述的地下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)包括第一地下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)和第二地下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)，所述第一地下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)包括：上下對(duì)應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)第一簡(jiǎn)易封隔堵頭、上下對(duì)應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)第一止水結(jié)構(gòu)、設(shè)置在中間的第一進(jìn)樣段、上下對(duì)應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)第一螺釘，一個(gè)所述的第一簡(jiǎn)易封隔堵頭通過對(duì)應(yīng)的一個(gè)所述的第一螺釘連接所述第一進(jìn)樣段的上端，另一個(gè)所述的第一簡(jiǎn)易封隔堵頭通過對(duì)應(yīng)的另一個(gè)所述的第一螺釘連接所述第一進(jìn)樣段的下端，各所述的第一簡(jiǎn)易封隔堵頭縮徑段纏繞設(shè)置有一個(gè)所述的第一止水結(jié)構(gòu)，所述的第二地下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)包括：第二簡(jiǎn)易封隔堵頭、錐形底座、上下對(duì)應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)第二止水結(jié)構(gòu)、第二進(jìn)樣段、上下對(duì)應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)第二螺釘，所述第二簡(jiǎn)易封隔堵頭通過一個(gè)所述的第二螺釘連接第二進(jìn)樣段的上端，錐形底座通過另一個(gè)所述的第二螺釘連接第二進(jìn)樣段的下端，一個(gè)所述的第二止水結(jié)構(gòu)纏繞設(shè)置在所述第二簡(jiǎn)易封隔堵頭的縮徑段，另一個(gè)所述的第二止水結(jié)構(gòu)纏繞設(shè)置在所述錐形底座的縮徑段。

所述的連接機(jī)構(gòu)包括第一連接桿和第二連接桿，所述第一連接桿連接所述井頭固定支座和位于上方的所述的第一簡(jiǎn)易封隔堵頭，所述第二連接桿連接位于下方的所述的第一簡(jiǎn)易封隔堵頭和所述第二簡(jiǎn)易封隔堵頭。

具體的，第一連接桿上端連接井頭固定支座，下端通過螺紋連接第一井下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)至地下第一層取樣深度；與第一井下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)下端連接的第二連接桿下端通過螺紋連接第二井下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)至地下第二層取樣深度，取樣裝置的最后一段連接錐形底座。

優(yōu)選的，第一連接桿和第二連接桿可選擇模塊式標(biāo)準(zhǔn)件，長度和直徑可選，長度如20m、10m、4m、2m、1m和0.5m，在滿足一定材料強(qiáng)度和不污染樣品的基礎(chǔ)上，可選塑料材質(zhì)、不銹鋼材質(zhì)、木質(zhì)等。

進(jìn)一步的，所述第一嵌套式分流器為中國專利201510523223.0所提供的嵌套式四口三通分流機(jī)構(gòu)，所述第二嵌套式分流器為中國專利201510523223.0所提供的嵌套式四口三通分流機(jī)構(gòu)，所述第一嵌套式分流器設(shè)有第一內(nèi)管接入口、第一內(nèi)管接出口、第一外管接入口和第一外管接出口，所述第二嵌套式分流器設(shè)有第二內(nèi)管接入口、第二內(nèi)管接出口、第二外管接入口和第二外管接出口，所述第一內(nèi)管的上端與所述第一內(nèi)管接入口連接，所述第一外管的上端與所述第一外管接入口連接，所述第二內(nèi)管的上端與所述第二內(nèi)管接入口連接，所述第二外管的上端與所述第二外管接入口連接，所述第一外管接出口通過管道以及所述氣相單向閥和所述手動(dòng)泵連接，所述第二外管接出口通過管道以及所述球閥和取樣瓶連接。

進(jìn)一步的，所述的手動(dòng)泵為手推式氣筒、腳踩式加氣筒、小型油抽、氮?dú)馄?、移?dòng)式電泵等，作為壓力源通過氣體驅(qū)替作用實(shí)現(xiàn)地下水取樣。

進(jìn)一步的，所述第一連接桿為中空?qǐng)A柱結(jié)構(gòu)，所述第一連接桿的端部連接為卡扣式、錨固式、法蘭式、嵌入式或螺紋式；所述第二連接桿為中空?qǐng)A柱結(jié)構(gòu)，所述第二連接桿的端部連接為卡扣式、錨固式、法蘭式、嵌入式或螺紋式。

進(jìn)一步的，所述第一液相單向閥和所述第一過濾器設(shè)置在所述第一進(jìn)樣段內(nèi)部；所述第二液相單向閥和所述第二過濾器設(shè)置在所述第二進(jìn)樣段內(nèi)部。

進(jìn)一步的，所述取樣瓶、所述氣相單向閥、所述嵌套式分流機(jī)構(gòu)、所述球閥和所述井頭固定支座設(shè)置在地面上。

進(jìn)一步的，所述第一止水結(jié)構(gòu)和/或所述第二止水結(jié)構(gòu)為水溶脹材料的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，止水材料遇水或其它條件觸發(fā)后體積膨脹，為粘土球、海帶、桐油灰、牛皮麻條舊棉絮、黃豆、環(huán)氧樹脂、遇水膨脹聚氨酯等，優(yōu)選的選自粘土、環(huán)氧樹脂或水膨脹聚氨酯，更優(yōu)選的，為水膨脹聚氨酯。止水結(jié)構(gòu)依材料體積膨脹率控制孔壁與管壁的間隙，其止水材料用量及厚度依此設(shè)計(jì)布置。

簡(jiǎn)易封隔堵頭的一端連接連接桿，另一端連接進(jìn)樣段，中空穿越第一外管或第二外管，并且中間間隙通過止水結(jié)構(gòu)形成指定取樣層位隔斷的進(jìn)樣空間，減小井下殘余液的影響，其特殊的外圍縮徑設(shè)計(jì)在同徑止水條件下的止水材料提供了架橋。

過濾器，采用多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)，具有的一定滲透率能阻擋減緩部分泥沙顆粒進(jìn)入單向閥。

本發(fā)明還提供了一種適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣方法，包括以下步驟：

1)監(jiān)測(cè)點(diǎn)網(wǎng)布置及成孔；

2)將本發(fā)明所提供的所述適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置下井安裝，并清除所述適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置內(nèi)的鉆井液和泥漿；

3)開啟所述球閥，通過所述手動(dòng)泵加壓，地下水通過所述球閥緩慢排出至所述取樣瓶，實(shí)現(xiàn)地下水取樣。

進(jìn)一步的，根據(jù)地下水層深度設(shè)置所述第一連接桿和/或所述第二連接桿的長度，重復(fù)步驟1)至步驟3)，得到不同層位的地下水樣品。

總體上，本發(fā)明所提供的適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置。各元件尺寸、材質(zhì)、連接方式可在滿足功能設(shè)計(jì)要求的前提下依實(shí)際情況變更選擇，推薦應(yīng)用深度范圍為-30m以內(nèi)，不同深度地下水取樣層數(shù)不超過5層?？梢詫?duì)同一含水層不同深度范圍進(jìn)行多層取樣，分析污染物在地下水中的擴(kuò)散情況和縱向影響范圍，特別適用于地面污染源由上至下泄漏擴(kuò)散對(duì)近地表淺層地下水的環(huán)境地質(zhì)調(diào)查與污染分析；亦可層間止水封隔后，對(duì)不同含水層進(jìn)行分層取樣，一孔多層研究地下水系的水力聯(lián)系、水質(zhì)變化、水位高度變化或一定條件下承壓含水層的孔隙水壓力變化情況，特別適用于區(qū)域性水文地質(zhì)調(diào)查及固定場(chǎng)地詳細(xì)的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查，淺地表污染場(chǎng)地的詳細(xì)表征與監(jiān)控，潛在污染工程的地下監(jiān)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。亦適用于淺層低溫能開發(fā)過程中地源熱泵抽注系統(tǒng)、地下施工過程中局部大幅降水、超量抽采地下水等對(duì)淺層地下水位埋深波動(dòng)、地下水水質(zhì)污染及整體地下環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控研究

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果和優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明所提供的適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，兼具高精度分層取樣和地下水位線波動(dòng)監(jiān)測(cè)的功能，能適應(yīng)無井地區(qū)的快速安裝，較同類技術(shù)產(chǎn)品在工作性能、功能和精度、穩(wěn)定性和耐久性方面有較大幅度提升，具有較好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和業(yè)內(nèi)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，及良好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

1)本發(fā)明方法基于管中管取樣技術(shù)、被動(dòng)式井下取樣和氣體推動(dòng)的原理，作為新近開發(fā)的地下水分層高精度取樣技術(shù)，區(qū)別于市場(chǎng)上同類技術(shù)(下井式定深取樣技術(shù)，如貝勒管、泵式取樣技術(shù)，如蠕動(dòng)泵、電動(dòng)采樣泵、氣囊泵等)。具體優(yōu)勢(shì)如下：

a)能單井實(shí)現(xiàn)地下水多層取樣、地下水位線波動(dòng)監(jiān)測(cè)，及一定條件下間接得到地下含水層孔隙水壓力值；

b)樣品真實(shí)性、代表性強(qiáng)。取樣技術(shù)在U形管原理的基礎(chǔ)上采用改進(jìn)的管中管取樣技術(shù)，被動(dòng)式取樣最大程度減小了取樣過程對(duì)地下水流場(chǎng)的擾動(dòng)，進(jìn)而提高了地下水取樣精度，一定程度減緩了泥沙顆粒的擁堵，從而延長了設(shè)備的耐久性；采用氣相單向閥隔斷地下儲(chǔ)流容器中的地下水樣品與空氣的聯(lián)系，采用液相單向閥隔斷地下水與儲(chǔ)流容器中地下水樣品，提高單次取樣地下水樣品的實(shí)時(shí)代表性和精度；層間密封防止不同深度地下水混合，保證所取地下水樣品的能代表指定深度，具有較明顯的空間代表性；

c)配套簡(jiǎn)單，場(chǎng)地適應(yīng)好；適用于優(yōu)良地質(zhì)條件下無井快速安裝，適用于各種地表極端環(huán)境(如全塑料材質(zhì)防磁、防爆；采取相應(yīng)的保溫措施耐嚴(yán)寒冰凍；不必須提供220V電源，取樣操作與維護(hù)簡(jiǎn)單)；

d)成本極具競(jìng)爭(zhēng)力，成本低于同類固定式一井多層取樣技術(shù)；

e)區(qū)別于同類技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)三維長期監(jiān)測(cè)與污染源追蹤調(diào)查；能較精確刻畫三維空間的元素運(yùn)移與污染源追蹤；

2)本發(fā)明提供了一種適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣方法，實(shí)用性強(qiáng)，在設(shè)計(jì)理念和功能組合基礎(chǔ)上，根據(jù)應(yīng)用實(shí)際情況不同可選多種技術(shù)方案：如多樣化的同徑止水結(jié)構(gòu)，連接桿尺寸材質(zhì)與接頭方式，井口取樣時(shí)作為壓力源的手動(dòng)泵、氮?dú)馄?、打氣筒等，井下?chǔ)流容器隨額定取樣量的要求設(shè)置，等；

3)樣品精度優(yōu)于市場(chǎng)上同類技術(shù)；能較好地與其它井下監(jiān)測(cè)手段融合，完備形成井下綜合監(jiān)測(cè)平臺(tái)的擴(kuò)展?jié)摿Γ?/p>

4)可廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域、不同工程目的的淺層地下水監(jiān)測(cè)及環(huán)境評(píng)估，如：區(qū)域性水文地質(zhì)工程地質(zhì)調(diào)查、垃圾填埋處置、淺層低溫能抽采井、地表污染源泄漏擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與環(huán)境評(píng)估、工業(yè)園區(qū)土地流轉(zhuǎn)評(píng)估鑒定、地下工程施工過程風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及環(huán)境污染控制、農(nóng)業(yè)面源污染的地下水水質(zhì)鑒定等。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所提供的適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明所提供的適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置的取樣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明所提供的適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置的連接機(jī)構(gòu)的局部放大圖。

圖4本發(fā)明所提供的適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置的錐形底座的主視圖。

圖5是本發(fā)明所提供的適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置的地下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)的局部放大圖。

圖6是本發(fā)明所提供的適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置的第一簡(jiǎn)易封隔堵頭的俯視圖。

圖7是本發(fā)明所提供的適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置的第一取樣機(jī)構(gòu)尾端部分的爆炸圖。

圖8是本發(fā)明所提供的適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置的第一止水結(jié)構(gòu)的俯視圖。

附圖1、2、3、4、5、6、7中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：

1.1、球閥，1.2、取樣瓶，1.3、氣相單向閥，1.4、手動(dòng)泵，1.5、嵌套式分流機(jī)構(gòu)，1.6、井頭固定支座，1.7a、第一外管，1.8a、第一內(nèi)管，1.7b、第二外管，1.8b、第二內(nèi)管，1.9a、第一儲(chǔ)流容器，1.9b、第二儲(chǔ)流容器，2.1、第一連接桿，2.2、第二連接桿，2.3、錐形底座，3.1a、第一簡(jiǎn)易封隔堵頭，3.2a、第一止水結(jié)構(gòu)，3.3a、第一進(jìn)樣段，3.4a、第一液相單向閥，3.5a、第一過濾器，3.6a、第一螺釘，3.1b、第二簡(jiǎn)易封隔堵，3.2b、第二止水結(jié)構(gòu)，3.3b、第二進(jìn)樣段，3.4b、第二液相單向閥，3.5b、第二過濾器，3.6b、第二螺釘。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，如圖1所示，一種適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置，包括取樣機(jī)構(gòu)、連接機(jī)構(gòu)和地下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)。

如圖1、2所示，取樣機(jī)構(gòu)包括第一取樣機(jī)構(gòu)、第二取樣機(jī)構(gòu)、設(shè)置在地面上的球閥1.1、取樣瓶1.2、氣相單向閥1.3、手動(dòng)泵1.4、嵌套式分流機(jī)構(gòu)1.5和井頭固定支座1.6。

第一取樣機(jī)構(gòu)包括第一外管1.7a、第一內(nèi)管1.8a和第一儲(chǔ)流容器1.9a，第一內(nèi)管1.8a嵌套在第一外管1.7a內(nèi)，第一內(nèi)管1.8a的下端與第一外管1.7a連通，第一外管1.7a的下端連接有第一液相單向閥3.4a和第一過濾器3.5a，第一外管1.7a的中端與第一儲(chǔ)流容器1.9a連通，且第一內(nèi)管1.8a貫穿第一儲(chǔ)流容器1.9a。

第二取樣機(jī)構(gòu)包括第二外管1.7b、第二內(nèi)管1.8b、第二儲(chǔ)流容器1.9b，第二內(nèi)管1.8b嵌套在第二外管1.7b內(nèi)，第二內(nèi)管1.8b的下端與第二外管1.7b連通，第二外管1.7b的下端連接有第二液相單向閥3.4b和第二過濾器3.5b，第二外管1.7b的中端與第二儲(chǔ)流容器1.9b連通，且第二內(nèi)管1.8b貫穿第二儲(chǔ)流容器1.9b。

嵌套式分流機(jī)構(gòu)1.5包括第一嵌套式分流器和第二嵌套式分流器，第一取樣機(jī)構(gòu)通過第一嵌套式分流器連通氣相單向閥1.3和手動(dòng)泵1.4，第二取樣機(jī)構(gòu)通過第二嵌套式分流器連通球閥1.1和取樣瓶1.2。

第一嵌套式分流器和第二嵌套式分流器為中國專利201510523223.0所提供的嵌套式四口三通分流機(jī)構(gòu)。第一嵌套式分流器設(shè)有第一內(nèi)管接入口、第一內(nèi)管接出口、第一外管接入口和第一外管接出口，第二嵌套式分流器設(shè)有第二內(nèi)管接入口、第二內(nèi)管接出口、第二外管接入口和第二外管接出口。第一內(nèi)管1.8a的上端與第一內(nèi)管接入口連接，第一外管1.7a的上端與第一外管接入口連接，第二內(nèi)管1.8b的上端與第二內(nèi)管接入口連接，第二外管1.7b的上端與第二外管接入口連接，第一外管接出口通過管道以及氣相單向閥1.3和手動(dòng)泵1.4連接，第二外管接出口通過管道以及球閥1.1和取樣瓶1.2連接。

如圖1、4、5、6、7、8所示，地下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)包括第一地下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)和第二地下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)。

第一地下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)包括：上下對(duì)應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)第一簡(jiǎn)易封隔堵頭3.1a、上下對(duì)應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)第一止水結(jié)構(gòu)3.2a、設(shè)置在中間的第一進(jìn)樣段3.3a、上下對(duì)應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)第一螺釘3.6a，一個(gè)第一簡(jiǎn)易封隔堵頭3.1a通過對(duì)應(yīng)的一個(gè)第一螺釘3.6a連接第一進(jìn)樣段3.3a的上端，另一個(gè)第一簡(jiǎn)易封隔堵頭3.1a通過對(duì)應(yīng)的另一個(gè)第一螺釘3.6a連接第一進(jìn)樣段3.3a的下端，各第一簡(jiǎn)易封隔堵頭3.1a縮徑段纏繞設(shè)置有一個(gè)第一止水結(jié)構(gòu)3.2a。

第二地下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)包括：第二簡(jiǎn)易封隔堵頭3.1b、錐形底座2.3、上下對(duì)應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)第二止水結(jié)構(gòu)3.2b、第二進(jìn)樣段3.3b、上下對(duì)應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)第二螺釘3.6b，第二簡(jiǎn)易封隔堵頭3.1b通過一個(gè)第二螺釘3.6b連接第二進(jìn)樣段3.3b的上端，錐形底座2.3通過另一個(gè)第二螺釘3.6b連接第二進(jìn)樣段3.3b的下端，一個(gè)第二止水結(jié)構(gòu)3.2b纏繞設(shè)置在第二簡(jiǎn)易封隔堵頭3.1b的縮徑段，另一個(gè)第二止水結(jié)構(gòu)3.2b纏繞設(shè)置在錐形底座2.3的縮徑段。

第一液相單向閥3.4a和第一過濾器3.5a設(shè)置在第一進(jìn)樣段3.3a內(nèi)部；第二液相單向閥3.4b和第二過濾器3.5b設(shè)置在第二進(jìn)樣段3.3b內(nèi)部。

第一止水結(jié)構(gòu)3.2a和第二止水結(jié)構(gòu)為水膨脹聚氨酯材料的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

如圖1、3所示，連接機(jī)構(gòu)包括第一連接桿2.1和第二連接桿2.2，第一連接桿2.1連接井頭固定支座1.6和位于上方的第一簡(jiǎn)易封隔堵頭3.1a，第二連接桿2.2連接位于下方的第一簡(jiǎn)易封隔堵頭3.1a和第二簡(jiǎn)易封隔堵頭3.1b。

本發(fā)明所提供的適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置的工作原理如下：

取樣裝置安裝調(diào)試完成后，各取樣深度的地下水過濾后，通過液相單向閥進(jìn)入地下儲(chǔ)流容器。隨后開啟連接取樣瓶的球閥，通過壓力源(如手動(dòng)泵、氮?dú)馄?對(duì)第一內(nèi)管注入壓縮氣體，通過氣相單向閥和嵌套式分流機(jī)構(gòu)進(jìn)入井下的第一內(nèi)管，在取樣深度處由于單向閥的逆向不導(dǎo)通作用，對(duì)第一外管內(nèi)入滲的地下水樣品進(jìn)行驅(qū)替，由井下經(jīng)地表的嵌套式分流機(jī)構(gòu)和球閥，進(jìn)入取樣瓶，實(shí)現(xiàn)第一層的地下水定深取樣；多個(gè)層位的地下水取樣依此重復(fù)操作。其中，設(shè)于地面的氣相單向閥方向由上至下，逆向隔斷地下水樣品與空氣的聯(lián)系；設(shè)于井下的液相單向閥方向由下至上，逆向阻止進(jìn)入儲(chǔ)流容器的地下水樣品回流進(jìn)入地層，取樣過程中氣體驅(qū)替地下水時(shí)因單向閥的逆止功能，位于儲(chǔ)流容器的地下水樣品無法重新進(jìn)入地層。此外，通過所取樣品的容積可推算出指定層位的地下水頭、地下水位線波動(dòng)，及一定條件下指定含水層的孔隙水壓力，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同層位地下水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)與地下水水位波動(dòng)變。

以本發(fā)明所提供的適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置進(jìn)行測(cè)量的方法如下：

1、按照本發(fā)明設(shè)計(jì)加工一種適用于無井地區(qū)的地下水定深分層取樣裝置。依據(jù)地下各含水層深度及實(shí)際項(xiàng)目需求確定分層取樣層數(shù)和定點(diǎn)深度值；依據(jù)工程單次所需的流體取樣量(默認(rèn)值500ml)確定地下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)中儲(chǔ)流容器的大小(原則上等于地面單次取樣量的2-3倍)；依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土體顆粒粒徑分布確定取樣機(jī)構(gòu)中過濾器規(guī)格(100目、200目、500目等)；依據(jù)地下水文資料和工程需求設(shè)計(jì)鏈接機(jī)構(gòu)各段的長度；依據(jù)地層情況及層間止水要求設(shè)置簡(jiǎn)易封隔堵頭設(shè)置止水結(jié)構(gòu)的縮徑段的尺寸，及配套滿足要求的止水材料，等等；

2、監(jiān)測(cè)點(diǎn)網(wǎng)布置，從項(xiàng)目需求和區(qū)域地質(zhì)情況出發(fā)，結(jié)合地質(zhì)鉆孔圖、地下含水層特征及水力聯(lián)系、地下水流向及補(bǔ)給特征、斷層裂隙、重點(diǎn)工作場(chǎng)地及區(qū)域地貌等資料對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行點(diǎn)網(wǎng)式監(jiān)測(cè)，網(wǎng)格式、對(duì)角線式、梅花形布點(diǎn)、隨機(jī)性布點(diǎn)、條帶狀布點(diǎn)、十字型或放射狀布點(diǎn)、蛇形布點(diǎn)、阿基米德螺旋形布點(diǎn)等，具體依實(shí)際情況選擇；

3、選擇成孔工藝，參考實(shí)地地質(zhì)條件，淤泥質(zhì)土、軟土、粘土等軟弱有利地區(qū)可直接將此定深分層取樣裝置分段強(qiáng)夯至制定深度；土質(zhì)較硬或含部分礫石、風(fēng)化砂巖時(shí)，可選用便攜式人工成孔設(shè)備，如洛陽鏟；成井深、數(shù)量多、地層堅(jiān)硬時(shí)，可選用便攜式螺旋鉆、電動(dòng)螺旋地樁機(jī)、螺旋鉆眼機(jī)、立式地鉆機(jī)等，無需大型鉆井設(shè)備。有條件情況下，成孔后建議清水置換30分鐘；

4、取樣裝置下井安裝，在現(xiàn)場(chǎng)工作區(qū)組裝該地下水定深分層取樣裝置，逐段排查檢驗(yàn)各機(jī)構(gòu)和部件，保證下井前各功能區(qū)塊均能正常工作；并逐段下井安裝，直至指定地層深度；完成安裝然后迅速進(jìn)行回填；

5、取樣裝置現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，地下水定深分層取樣裝置安裝完成后，對(duì)取樣各層位進(jìn)行清水洗井與調(diào)試。其目的在于排出地下進(jìn)樣機(jī)構(gòu)中的鉆井液和泥漿，以免井下核心元件淤堵失效。值得指出的是，進(jìn)行清水清洗操作時(shí)注入的清水因?yàn)閱蜗蜷y逆止作用不會(huì)進(jìn)入地層，從而不會(huì)對(duì)后續(xù)取樣精度造成影響；

完成步驟1-5意味著所述的地下水定深分層取樣裝置在現(xiàn)場(chǎng)順利安裝完畢，進(jìn)而開展下一步的定深分層取樣；

6、取樣操作，開啟地面的球閥，驅(qū)動(dòng)端采用手動(dòng)泵加壓，施加的壓力值大于取樣深度對(duì)應(yīng)的地層壓力值，小于液相單向閥及各接頭的容許壓力值，地下水通過外管和球閥緩慢排出至地面的取樣瓶，實(shí)現(xiàn)地下水取樣；

在不同層位重復(fù)操作步驟，得到不同層位的地下水樣品；

7、取樣完畢后，檢查關(guān)閉地下水定深分層取樣裝置的各閥門，保持安置狀態(tài)直到下個(gè)周期取樣。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明。本發(fā)明中，為了方便闡述，只畫了兩個(gè)層位的分層取樣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更多的取樣層數(shù)依此原理加設(shè)，材料、尺寸、數(shù)量等的變化不超過本發(fā)明的表述范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。