SQY-1型水文水井定深取樣器的研制與應用

張緒芬,劉海波,朱衛(wèi)民

(1.甘肅省地勘局第四地質礦產勘查院,甘肅酒泉 735000;2.河南省地礦局第二水文地質隊,河南鄭州 450053）

SQY-1型水文水井定深取樣器的研制與應用

張緒芬1,劉海波1,朱衛(wèi)民2

(1.甘肅省地勘局第四地質礦產勘查院,甘肅酒泉 735000;2.河南省地礦局第二水文地質隊,河南鄭州 450053）

介紹了SQY-1型水文水井定深取樣器的性能特點及適用性,闡述了其工作原理和使用方法。該定深取樣器的成功應用,有效地解決了在復合含水層且水質變化較大的井孔采集水樣難題,準確反映了不同地層埋深的含水層水質的真實情況,為水文地質調查工作特別是對不同含水層水質的判別提供了一種新的取樣工具。

水文水井;含水層水樣;定深取樣器

1 概述

在供水水文地質勘查項目中,采集井孔含水層水樣并進行水質分析是十分重要的工作內容。實際工作中,一般情況下多采用潛水電泵抽水、井(孔）口采集水樣的方法,這樣采集的水樣對單一含水層且水質變化不大的井孔是可行的,而對于復合含水層且水質變化較大的井孔,按上述方法采集的水樣為混合水,不能準確反映不同地層埋深的含水層水質的真實情況,給水文地質調查工作特別是對不同含水層水質的判別帶來一定困難和誤區(qū)。

根據國家現(xiàn)行規(guī)范要求,水文地質勘查工作中采集的地下水試樣必須代表天然條件下的客觀水質情況,所采集的水樣應為鉆孔、水井及探井(坑）中含水層的原生新鮮水。為了達到這一目的,有效解決水文地質調查工作中水文水井定深取樣技術難題,我們自行設計和研制了SQY-1型水文水井定深取樣器,并應用于多項供水水文地質勘查項目中,取得了較為理想的技術效果。

2 工作原理

SQY-1型定深取樣器主要由橡膠活門(上、下）、壓緊彈簧、提筒、拉桿、掛環(huán)、提梁、提引繩和解鎖裝置組成,采用筒狀有機玻璃容器盛裝水樣。在重錘作用下通過自動解鎖器解鎖,彈簧復位壓緊固定,拉桿帶動上、下橡膠活門密封進水口。取樣器完成以上系列動作后,即可達到定深取水目的。

SQY-1型定深取樣器結構及工作原理如圖1所示。

圖1 SQY-1型水文水井定深取樣器工作原理示意圖

3 使用方法

在SQY-1型定深取樣器下入井孔前,預先確定需要取樣的含水層深度,并準確丈量牽引提吊取樣器的鋼絲繩長度,再將拉桿上拉,通過掛環(huán)使拉桿鎖定在重錘自動解鎖器上,這時壓緊彈簧被壓縮,固定于拉桿上的橡皮塞上移,上、下橡膠活門即進水口開啟。上述準備工作完成后,將取樣器緩緩下入井孔預定深度的含水層位置,然后將重錘從井口順鋼絲繩投入井內,自動解鎖器在重錘打擊下自動解鎖,壓縮彈簧復位,連桿在壓緊彈簧作用下下移,帶動上、下橡膠活門封閉進水口,完成采集水樣動作。

4 性能特點

根據實驗室常規(guī)水質化驗所需水樣體積以及井孔一般口徑大小,SQY-1型定深取樣器設計成有效長度700 mm,最大外徑90 mm,質量約2 kg。盛水容器采用有機玻璃材料制成,一次性最大取水體積約2500 mL,適用于口徑>100 mm的所有井孔,其突出的特點為:(1）微型電動卷揚機配單鋼絲繩上下提動,操作簡單,使用方便;(2）質量輕,體積小,便于攜帶,實用性強;(3）重錘自動解鎖器動作靈活,性能穩(wěn)定,能準確到達取水層位;(4）密封性好,不污染水質,能真實取出具有代表性的水樣,達到了水文水井定深取樣的目的。

5 應用實例及效果

受羅布泊銅鎳礦區(qū)有關單位委托,甘肅省地勘局第四地質礦產勘查院2008年度承擔該礦區(qū)供水水文地質勘查項目,并在生活區(qū)設計施工1眼深度為370 m的生活飲用水井。成井后經井口采集水樣送檢,礦化度和總硬度嚴重超標,其水質不符合國家現(xiàn)行規(guī)范要求的生活飲用水質量標準。通過對區(qū)域水文地質和施工地層情況進行綜合分析,初步判斷該飲水井可能存在不良含水層污染問題。

為了證明不良含水層的存在以及準確確定不良含水層的埋深及層厚,我們使用了自行設計和研制的SQY-1型定深取樣器,對該飲水井進行了詳細的井內定深取樣分析,取樣情況及實驗室化驗分析結果見表1、圖2。

從表1、圖2可以看出:符合國家現(xiàn)行規(guī)范要求的生活飲用水質量標準(礦化度<1000 mg/L、總硬度<450 mg/L）的樣品有1、2、3、4、5即5組水樣,其余水樣均不符合標準。由此可以準確判定出該飲水井不良含水層賦存于深度333 m以深層位,這是影響該飲水井水質超標的根本原因。

表1 水文水井定深取樣水質分析表

圖2 水文水井定深取樣水質分析成果圖

鑒于以上情況,經采取有效技術措施封堵、隔離不良含水層,重新進行分層止水,最終使該飲水井的水質達到了國家規(guī)范要求的生活飲用水質量標準。

5 結語

我們自行設計和研制的SQY-1型水文水井定深取樣器具有操作簡單、動作靈活、密封性好、實用性強等特點,能準確反映不同地層埋深的含水層水質的真實情況,從而有效地解決了水文地質調查工作中水文水井定深取樣技術難題,尤其在地下復合含水層且水質變化較大的井孔取樣,其效果尤為突出。實際工作中應用該取樣器對井孔進行詳細的定深取樣分析,確定不良含水層的存在及其埋深和層厚,繼而對勘查區(qū)水文地質條件進行綜合評價并指導水文水井分層止水工作,實踐證明是切實可行的。

[1] GB 5749-2006,生活飲用水衛(wèi)生標準[S].

[2] SL 187-96,水質采樣技術規(guī)程[S].

[3] GB 129-98,水質采樣技術指導[S].

[4] HJ/T 164-2004,地下水環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范[S].

[5] 編委會.工程地質手冊(第四版）[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.

Development and Application of SQY-1 Fixed-depth Sampler for HydrologicalW ell

ZHANG Xu-fen1,LIU Hai-bo1,ZHU W ei-m in2
(1.No.4 Geo2investigation Institute,Gansu Provincial Bureau of Geology&Mineral,Jiuquan Gansu 735000,China;2.No.2 Hydrogeology and Engineering Geology Team,Henan Provincial Bureau of Geo2exploration and MineralDevelopment,Zhengzhou Henan 450053,China）

By the analysis and comparison of self2designed and developed SQY-1 fixed2depth sampler for hydrologicalwell about the performance characteristics and applicability,the paper discussed its working principle and operation method. The fixed-depth sampler effectively solves the difficulties of water sample collection in the wells in composite aquifer with large water quality variation,accurately reflects the aquifer water quality in different buried depth of strata and is used in hydrogeology survey as a new practical sampling tool.

hydrologicalwell;aquiferwater sample;fixed-depth sampler

P634.4

:A

:1672-7428(2010）07-0037-02

2010-03-02;

2010-05-14

張緒芬(1966-）,女(漢族）,重慶人,甘肅省地勘局第四地質礦產勘查院工程師,水文地質與工程地質專業(yè),從事水文地質勘查與工程地質勘查技術管理工作,甘肅省酒泉市解放路52號,zhangxfgs@163.com;劉海波(1967-）,男(漢族）,河北易縣人,甘肅省地勘局第四地質礦產勘查院高級工程師,探礦工程專業(yè),從事探礦工程施工與技術管理工作,1320356989@qq.com。