401型Waterloo多水位地下水监测系统
Waterloo Multilevel Monitoring System
Waterloo系统用来在单个矿井里的离散隔离区域获取地下水样本, 测量液压压头和渗透性.
Waterloo系统起源于1984年滑铁卢大学地下水学院的John Cherry博士. 其后在John Cherry博士的鼓励和建议下, Solinst持续不断地开发此套系统.
详尽的3D数据
当在一个站点使用多套Waterloo监测系统时, 可以用合理的成本获取详尽的三维地下水信息. 更少的钻井是个优点并且也减少了监测次数.
简单的模块系统可为每个项目的需求而定制. 这使得可以使用适合于基岩, 表土层或者组合应用, 以及永久性或者可移动系统的选项, 将监测区域安放在指定的深度.
离散区域监测是为现场分析和评估获取精确数据的唯一手段. 多水位的横切为计算质量流量和受体的保守评估风险提供了必需而详尽的数据.
优点
详尽的流量和浓度3D数据
数据完整性
缩减项目成本
缩减清洗和采样时间
更少的钻洞
减少现场干扰
多样的监测选项
在滑铁卢大学独占许可证下制造
加拿大专利号1232836
美国专利号5048605及国际专利
详尽的3D数据
表土层或者基岩安装
- 允许监测任何地质背景中的多个区域
永久性Waterloo封隔器
- 非常适合用于岩床或者套管井
- 永久封装的工程学设计
可移动液压封隔器
- 可在新区域或者新地点重用
- 易于拆除
为什么要使用多水位监测系统
当监测一个矿井中不同深度的一系列离散隔离间隔时, 能够获取优质数据. 多水位系统能够提供详尽的以水平和垂直流量的形式表示的信息, 并能够与离散区域污染物取样相联合, 非常适合于精确现场评估.
长滤井偏差
- 污染物与长滤网混合会掩盖其垂直变化, 导致低估羽状物的空中面积并稀释了污染物的真实浓度.
- 井中的外围垂直流体会潜在地把污染物传播到以前的隔离区域.
详尽的多水位数据 - 优点
- 跨越地下水流动路径的多水位横切为计算质量流量提供了最好的数据. 这已证明是切实可行的现场评估受体最大污染物浓度/风险的一个重要工具.
- 使用一系列多水位系统提供的详尽3D数据来优化原位补救的性能. 随后横切可以用来评估选择的补救选项是否成功, 以及实施任何的改进.
经济性
- 已证实可减少钻洞及清理沉积物的成本
- 因为清除量减少,人工时间和处理费用都会节省. 一套多水位系统监测口环绕的离散区间允许更小的清除量以及对水平变化的快速反应, 非常适用于低流量采样技术.
Waterloo多水位监测系统
系统使用模块组件, 使用不同长度的套管, 封隔器, 监测口, 一个基座插头和一个地面多支管来组成一个密封的套管柱.
连接在每个监测口主干的监测管将其监测区域单独地连接到地面. 标准系统为2英寸(50毫米)Sch.80PVC以适配3-4英寸(75-100毫米)的钻井,并使用3英尺(915毫米)长的封隔器. 还可选不锈钢组件, 自定义封隔器材料和尺寸以及特氟隆管.
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| 多支管 |
带剪线的O环接合器 |
Ports 监测口
监测口由316不锈钢制成. 监测口在每一个指定的监测区由封隔器隔离, 并使用小直径管单独连接到地面多支管. 从而地层水进入到监测口, 流经主干, 上升到连接在主干上的监测管中, 并到达其静止水位.
采样泵或压力传感器以连接到监测口主干的方式部署在每个监测区域. 双主干监测口可以用来从同一个监测口取样和测量液压压头. 另外可以打开监测管, 使用便携装备来取样和测量液压压头. 对于安装在淤泥沉积处的, 有特殊的使用额外滤网的采样口来阻止淤泥进入到监测口中.
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采样管
监测口主干
O环
剪带结
样品进入口
过滤网
剪带 |
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| 不锈钢监测口 |
接合器*
Waterloo系统接合组件的专利方法是使用一根尼龙剪切线和一个O环. 这使得接合点可靠并且防漏, 因此Waterloo套管柱的核心会与外部的地层水相隔离. 地下水只能通过监测口主干和连接的监测设备进出,. 这个水密封还能防止套管内的封隔器膨胀水与套管外部的地层水相接触.
多支管
多支管在地面上完成了整套系统. 它管理, 识别并且协调每个监测区域的管和/或线.
多支管允许依次连接到每个传感器, 泵的连接是简单的一步式的. 当已经选好专用泵, 它允许分别地清洗单个区域, 或者同时清洗很多区域以便节省野外工作时间.
* US Patent 5,255,945
®Teflon is a registered trade-mark of the Dupont Corporation.
永久性Waterloo封隔器
永久性封隔器保证了在基岩型芯孔以及套管井中密封的长期完整性. 它们使用安装在穿孔封隔器体上的一个水激活的膨胀套管. 一层渗透性塑料将水均匀的散布在封隔器的膨胀材料上. 一套橡胶/凯芙拉/橡胶的外层覆盖物包裹着膨胀材料. 凯芙拉层提供了强度以桥接大的龟裂. 柔韧的纯胶橡胶形成了对抗钻井壁的一个有效密封.
安装完成后水就被添加到密封套管柱的内部. 水经过封隔器体进入膨胀套管让材料膨胀. 因此就永久性的形成了一个精心设计的对抗钻井井壁的密封.
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O环
剪带结
炭黑橡胶
外层橡胶套
凯芙拉织物
内层橡胶套
膨胀套管
渗透性塑料套管
穿孔封隔器体
不锈钢夹
剪带 |
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| 永久性Waterloo封隔器 |
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移动式液压封隔器 |
插入 预膨胀 已膨胀 已收缩 去除
永久性Waterloo封隔器
移动式液压封隔器
这些封隔器允许在其它区域或者新地点重用系统. 它们减轻了系统维护和停用钻井的难度, 简化了钻洞灌浆并可以重用系统部件.
移动式封隔器由炭黑橡胶制成, 在Waterloo多水位监测系统套管柱内部加压以液压或者气压方式膨胀. 封隔器可以依据不同的钻井直径来建造.
在井筛/套管内安装
可以由钻井承包人使用传统的沙子和斑脱土替换法来安装一个永久性3英寸或4英寸的套管和筛筒. 然后可以在筛筒和套管内安装一套带有永久性或可移动式封隔器的Waterloo多水位监测系统, 如同在基岩钻井内一样.
表土层应用
如同在基岩中的一样, Waterloo多水位监测系统可以用来监测松散层内的多个区域. 系统有三种安装方式:
在空心杆钻或临时套管内, 使用特殊的加筛监测口, 以便流动沙层塌陷在系统周围.
在空心杆钻或临时套管内, 随着螺旋钻或临时套管被提升, 使用标准的导管法将沙子放在监测区域之间监测口和斑脱土密封的周围环形空隙内.
在套管筛井内, 使用封隔器密封区域.
快速安装
安装Waterloo多水位监测系统快速而且容易.
从基座插头和下面多数的部分开始, 组件以要求的顺序连接在一起. 每当一个新监测口被安放在一个新监测管的位置, 专用的泵和/或传感器就连接到它的上面. 连续的组件通过这些管被螺旋在一起形成一个套管柱, 直至系统完成.
通常一个三到四个成员的小组可以在一天内将系统安装完成. 根据深度的不同有可能需要使用钻机. Solinst可以安排一个受过训练的技师来辅助安装系统.
系统灵活性
对您的设计标准来说Waterloo多水位监测系统是极其灵活的. 可以定制每个系统以满足监测需求, 现场条件和预算限制:
可移动式或永久性系统
地下水或渗流区监测的基岩或表土层应用
封隔器和监测口可以精确地安放以便监测每一个感兴趣的区域.
材质
可以为特定的应用选择特殊的材质. 它们包括不锈钢套管和封隔器器体, 及不锈钢, 尼龙或特氟隆管.
为四区域监测而安装的带有传感器和专用泵的多通道清洗多支管
钻井尺寸
Waterloo或可移动式封隔器设计使用在3英寸至4英寸的钻井中(75-100毫米).可以使用下面的选项将系统安装在更大的钻井中:
不使用封隔器, 在Waterloo套管柱周围放置沙子和斑脱土以隔离部件
3-4英寸滤网和套管柱, 安装在一个更大的洞中, 通过安装带封隔器的Waterloo系统来完成
监测区域/洞的数目
一个系统监测区域的最大数目是由能放进套管柱的管和/或线的数目决定的. 这个数目依赖于选择的监测选项. 系统设计可以监测2至24个区域.
| 标准2英寸(50毫米) Waterloo系统 |
| 现场依赖的监测选项 |
区域数 |
| 专用泵和传感器 |
8 |
| 仅开放管(随管尺寸而不同) |
15 |
| 专用泵和开放管 |
6 |
| 专用泵 |
12 |
| 仅专用压力传感器 |
24 |
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使用核心木料来识别监测口和封隔器的安放位置
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监测选项
专用采样泵和/或压力传感器
每个监测口可以适配一个专用采样泵和/或压力传感器. 这使得获取每个数据集的速度被提升至最大, 并避免了净化和重复下放便携式设备的需要. 采样泵还适合于多种类型污染物的采样, 包括VOC.
清洗量非常小. 有了专用泵, 所有的区域可以同时清洗. 带有两个主干的监测口允许将一个专用泵和一个传感器安装在完全相同的水位上.
开放管
最基础的版本使用连接到每个监测口的开放管. 这个选项使得可以使用便携式采样器和一个窄直径水位计来做监测. 这就提供了一个非常经济而且灵活的多水位监测设备.
混合使用开放管和专用装备
第三个选项是在不同的区域选择混合使用开放管和专用装备. 这个方法组合了在更浅区域中使用更少的昂贵便携式装备, 和在更深区域中使用更加节省时间的专用装备的优点.
仅水位监测
系统可以仅由压力传感器组成, 最多可以监测24个离散区域的压力
专用采样泵
专用装备减少了获取数据的时间和付出, 因为装备不用每次都下放到钻井中而且清洗量也减少了. 它可以节省可观的成本并且避免交叉污染.
对于长期或频繁的采样, Waterloo监测系统最经常使用的是气体驱动, 如Solinst双联阀泵地下水采样器有不锈钢体和特氟隆阀. 泵被直接连接到每个监测口的主干上, 并且双线聚乙烯或特氟隆管将泵连接到井口多支管上.
自动和手动的泵控制单元都易于使用. 它们有快速连接的联轴器, 连接到多支管只需一个连接. 可以轻松而且快速地获取来自多个水位的样品.多支管的多通道清洗功能够同时清洗一些或所有水位.
从专用DVP收集样品
低流量清洗和采样
因为在系统中使用了小的环形空隙和管直径, 所以清洗量非常小. 因此采样快, 即便流量很低, 特别是使用了专用泵从而可以同时清洗所有区域的时候.
专用的膜片泵和双联阀泵(DVP), 以及便携式DVP都非常适合于低流量采样并需要清洗技术的时候.
便携式微型双联阀泵
微型双联阀泵(微型DVP)使用同轴特氟隆管, 能够高质量的采样, 并且小到足以适合1/2英寸(13毫米)内径的管. 灵活性和尺寸的独特组合使得这个泵非常适合于在小而灵活的管中采样.
408M型双联阀泵采样器
使用404型Geokon线振式读数器来测量压力
专用传感器
专用传感器可以快速而且准确的测量温度和总水压. 除非静态水位很浅, 从效率和精确性两点来说, 传感器是水位测量的最佳方式.
在Waterloo多水位监测系统中选择使用的传感器是非常精确并且耐用的线振式传感器. 它们可以胜任长期的工作, 随时间的流逝偏移最少. 它们可以手动读数, 或者如果需要的话使用支持远程, 无人和遥感操作的数据记录仪来读数. 传感器的压力量程为50psi至500psi(7.25kPa至72.5kPa).
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| 102型, P1水位计和传感器 |
专用采样泵 |
便携式监测装备
水位测量可以将窄的Solinst102型P1水位计适配到一根开放管的Waterloo监测口中来进行. 它有一个加重并且灵活的探头, 1/4英寸外径, 1.5英寸长(6.35毫米x38毫米).
可以使用一个迷你惯性泵, 微型双联阀泵或者蠕动泵在开放管中进行采样.
® Teflon is a registered trade-mark of the Dupont Corporation.
设计您的系统
每一个系统选择的选项都是站点和应用所特定的.
容易的设计依赖于:
感兴趣的区域
站点地质情况
首选的监测方法
成本考虑
钻井深度, 直径和类型
请参考下面的图, 然后选择满足您的项目的安装方式. 考虑每个钻井的尺寸和深度并且考虑是否需要使用套管. 决定选用永久性还是临时性的系统, 区域的数目以及每个区域的深度, 首选的监测选项, 及任何需要的特殊材质.
在开发您的计划的同时, Solinst技师非常乐意帮助您评估选项并定制一个最符合您的需求的系统.
项目
系统已经被用来监测:
海水入侵
DNAP&LNAPL溢出站点
工业清理
废弃物处理/填埋场
管线泄漏
土壤气体勘察
坝体泄漏/修复
污染鉴定/清除
应用
Waterloo多水位监测系统已经由各种不同的工业和顾问所指定用在美国, 加拿大及海外数量众多的站点上. Waterloo系统还被(美国政府)有毒废物堆场污染清除基金或RCRA(资源保护及恢复法案), 和每个美国环保署地区所指定和批准用在多个站点上.
系统已经用于:
定义地下水流动模式
泵和治理系统的性能监测
污染物空间分布的鉴定和确定
迁移污染物的早期预警/探测系统
| 基岩 |
基岩和/或表土层 |
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| 型芯孔中的永久性或可移动式封隔器 |
套管或井壁中的永久性或可移动式封隔器 |
可靠的数据
Waterloo多水位监测系统的效果由它在单个钻井中几个不同区域精确而又重复的获取压力和地下水化学数据的能力来证明. 下面的数据显示了一个油管泄漏处因为正在进行的泵和治理操作所引起的BTEX污染物总量的下降.
地下油管泄漏评估
安装了三套150英尺(45米)深的系统. 在多水位系统的每个间隔中进行了两点上升水头渗透试验(见上面污染物分布的图)
| 表土层 |
基岩和/或表土层 |
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| 直接埋藏: 自然形成物塌陷包围加筛监测口 |
直接放置: 沙和斑脱土包围加筛监测口 |
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| Waterloo系统完全由不锈钢套管, 封隔器和带特氟隆埋线管的监测口组成, 用来在这个基岩应用中监测污染物流. |
美国空军基地一处的污染调查. Waterloo系统安装在加筛套管井内700英尺深的表土层中. 每个洞最多6个区域, 有专用泵和传感器. |
碳酸盐基岩中的详尽PCE描绘调查. 14套Waterloo系统与嵌套压力管相比交的成本分析表明, 其不仅能节省资金成本, 还能节省持续的监测成本. |
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| 使用五套Waterloo系统监测断裂花岗岩上的垃圾填埋场站点. 每个系统由275英尺(84米)深4到6个间隔的专用双联阀泵和压力传感器组成. 多通道清洗多支管允许在两天内完成监测21个区域. |
美国东北的一处EPA(美国环保署)调整站点.
这个多水位阵列允许一个采样小组仅在四天内就能跨越十个钻井地点从四十个监测区域清洗和采样. 这个Waterloo系统使用预安装的套管安装在表土层内. |
为一个深埋隧道评估研究而安装的750英寸(230米)Waterloo系统. 使用专用双联阀泵和压力传感器监测三个区域. 图片显示技术人员正在使用便携式读数器和泵控制单元来获取压力测量值和地下水样品. |
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一个大型废弃站点的水硬性调查.
Waterloo多水位监测系统选来用以允许水质采样并帮助确定地下蓄水层内渗透性最高的区域. |
一个大型的美国中西部研究项目, 研究水质对农业的影响. 安装有22个Waterloo多水位监测系统, 每个系统有3到4个区域, 系统安装在24至60英尺(7.3-18.3米)深的表土层内. 还使用了专用双联阀泵和蠕动泵. |
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