CN102636371A - 一种原位分时段沉积物收集器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于湖泊、河流等非紊流水体的原位分时段沉积物收集装置，可实现沉积物的长期监测和原位分时段采集，避免对水底沉积物微环境的破坏。该装置包括四个部分：底座，支撑系统，采样管与管架系统，以及内置固定基质。所述底座为上端开口的圆柱体，内有凸环用于承载采样管与管架系统；所述支撑系统由三根竖向主杆和横向环套焊接在一起构成，三根主杆呈等边三角形分布，用于插入水底泥土中起到固定支撑底座的作用，环套上有四颗螺丝，用于调节底座与环套之间的相对位置，从而调节底座的高度；所述采样管与管架系统配套，为可拆卸式，可根据需求定制数量与大小规格；所述采样管内置固定基质将流入管内的沉积物固定在管内而避免再悬浮。

Description

一种原位分时段沉积物收集器

技术领域

本发明属于环境生态学领域，涉及一种沉积物的原位分时段收集装置，适用于湖泊、溪流、河流等非紊流水体中，对沉积物的原位分时段收集或泥沙淤积的长期观测。

背景技术

在同一湖泊、河流的不同地带，往往形成不同类型的沉积物。在近岸带沉积的多数是粗颗粒的卵石、圆砾和砂土，远岸带沉积的则是细颗粒的砂土和粘性土。湖泊如逐渐淤塞，则可演变成沼泽，形成沼泽沉积物，包括泥沙和植物腐殖质。对沉积物的沉降速率、理化性质等研究是揭示湖泊河流地质地貌、营养循环的重要手段，在以往的研究中得到了大量的应用。在研究沉积物理化性质和微生物多样性、酶活性或者沉积物沉降淤积速率时，常常需要对沉积物进行原位的分时段采样。

以往的沉积物采样器多为钻取式、抓握式采样，这些采样方式多为一次性采样。如申请号为02150917.4的发明专利，通过机械手夹持住T型手持杆，将采样器竖直插入水体沉积物中，并在插下过程中，通过衬筒下部梅花瓣脱离插筒，合拢切断沉积物完成采样动作，可以采集海底的沉积物；申请号为200410026847.3的发明专利，通过安装在采样管的上口部的球阀装置中的球阀与采样管的管口上的密封圈的密封配合，使采样器在采样后上拉时构成对采样管上管口的封闭，形成采样管内的真空状态，实现样品无扰动保持原状态采样；申请号为200810155288.4的发明专利，在采样管插入或脱离采样头的结构采用采样头上设置的弹簧及斜面卡块与采样管外径的台阶面，来配合完成采样；申请号为200810126080.X的发明专利，同样是一种手动旋转式柱状沉积物采样器，采样时通过持T型手柄，将采样器竖直插入水底沉积物中，在插下过程中，旋转下压T型手柄将柱面螺旋钻头旋转向下完成采样动作；申请号为200820144159.0的发明专利，通过一种由取样斗、支撑系统、提升系统和加长系统组成的抠抓式表层沉积物采样器，通过支撑系统控制取样斗的开启与闭合完成采样；申请号为200920119876.2的发明专利，通过包括内腔相互连通的加力管、采样管、采样头，将端部带有刀头的采样头插入沉积物采得样品。

对沉积物进行原位分时段采集的装置并不多见。申请号为2011100101309的发明专利对消落带的泥沙淤积进行收集，也可以应用于湖泊、河流等水体中沉积物的收集，但是其设计不能满足多时段的收集。本发明内置的可卸载式采样管与管架系统，不仅可以实现多时段采样，并且可以根据需求配置不同的采样管数量与规格，并且内置于起到保护作用的底座内，可以避免对水体微环境的破坏，保证多时段收集的沉积物的同源性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原位分时段取样的沉积物收集装置，尤其适用于湖泊、河流等非紊流水体沉积物的采样。

装置的主体包括四个部分：底座，支撑系统，采样管与管架系统，以及内置固定基质。

底座为上端开口的圆柱体，在底座中间高度的内部焊接一凸环，用于承载管架；底座外的支撑系统由三根竖向主杆和横向环套焊接在一起构成，三根竖向主杆呈等边三角形分布，插入水底的泥土中起到固定支撑底座的作用，横向环套上设有四颗螺丝，用来调节环套与底座之间的相对位置，从而调节底座在水底的高度；底座内嵌可拆卸式的采样管与管架系统，管架通过放置在底座内部凸环上被固定，管架与采样管配套，可插入并固定若干个一定大小的采样管，采样管的数量与大小规格可根据需求定制，采样管上可带有刻度，其上沿与底座上沿在同一个水平面；采样管内置固定基质，将流动水体中的沉积物有效地吸附和固定在管中。

本发明的特点是：此采样装置一次性固定在采样位点，之后每次采样时不再取出整个装置，而只取出内部的采样管，本装置的底座设计为样品的收集提供一个稳定的微环境，从而避免了对水底泥沙和沉积物的扰动，实现原位分时段的样品采集。本装置的底座与支持系统的相对高度可针对水体的波动情况进行灵活调节，采集管内的固定基质可保证沉积物的有效采集。采集管和管架系统采用可拆卸式，可根据泥沙和沉积物的淤积情况，灵活配置采集管的数量和大小规格，满足不同的采集样品量和采集次数的要求。

附图说明

图1是整个装置的外观示意图；

图2是采样装置内部的侧剖图；

图3-1和图3-2是采样装置俯视图；

其中，1为底座，2为横向环套，3为竖向支柱，4为采样管，5为管架，6为固定基质，7为螺丝，8为底座内凸环，9为水体，10为水泥交界面，11为水底泥土。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明进行进一步的说明：

如图1和图2所示，装置的主体包括四个部分：底座1，支撑系统，采样管4与管架5系统，以及内置固定基质6。

所述的底座1为上端开口的圆柱体，在底座1中间高度的内部焊接一凸环8，用于承载管架5；建议底座1采用金属材质，其建议尺寸为：底座1的内直径为50cm，高度为23cm。

所述的支撑系统在底座1外，由三根竖向主杆3和横向环套2焊接在一起构成，三根竖向主杆3呈等边三角形分布，插入水体泥土中起到固定支撑底座1的作用，横向环套2上设有四颗螺丝7，用来调节环套2与底座1之间的相对位置，从而调节底座1在水底的高度；建议支撑系统采用金属材质，其建议尺寸为：三根竖向主杆3高度为30cm，横向环套2的内直径为53cm。

所述采样管4与管架5系统位于底座1内，为可拆卸式，管架5通过放置在底座内部凸环8上被固定，管架5与采样管4配套，可插入并固定若干个一定大小的采样管4，采样管4的数量与大小规格可根据需求定制，采样管4上可带有刻度，放入管架后其上沿与底座1上沿在同一个水平面。

建议管架5采用金属材质，采样管4采用PVC或者玻璃材质；建议常用的两种规格与数量为：

1、如图3-1，大容量配置：32个采样管4，采样管4的内直径为5cm，高度为20cm，管架直径为50cm，内有32个直径为6cm的管洞。此采样管的容量为0.35L，建议采用PVC材质。

2、如图3-2，小容量配置：100个采样管，采样管的内直径为3cm，高度为20cm，管架直径为50cm，内有100个直径为3.5cm的管洞。此采样管的容量为0.1L，建议采样玻璃材质。

所述固定基质6置于采样管4内，使得流动水体中的沉积物固定在管中不再倒流，选择固定基质时要保证其不会阻塞沉积物的流入。

具体实施步骤为：

根据研究目的选择需要采集的沉积物类型，选择湖岸或者湖心的合适位点，放入收集器，并在放入地点做好标记。如图1所示，把竖向主杆3插入水底泥土11中，拧松螺丝7将环套2松开，调节底座1的高度使得其上沿刚好在水泥交界面10。如果水体9波动较大，则根据波动剧烈情况高出交汇线1～5厘米。可以预设一个高度，隔一段时间根据泥沙收集情况调节高度，收集器若太低易导致沉积物再悬浮，太高易导致沉积物无法完全进入采样管4内。调节好高度后将螺丝7拧紧，则底座1高度被固定。之后根据采样的量选择大容量或者小容量的采样管4与管架5系统，将采样管4和管架5放入底座内凸环8上。注意不要让泥沙进入采样管4，如果进入，则倒出泥沙并洗干净。之后把固定基质6放入采样管内，避免沉积物再悬浮和倒流。隔一段时间后检查水体9的波动情况，根据其情况，通过松紧螺丝7来调整底座1的高度。

根据研究所需的时间或者所需量，定期收取沉积物样品。收样时，将所需的采样管4取出，注意不要过分扰动水体9，不要挪动底座1的位置。下一时段用同样的方法取得样品，可以保证采集的样品为同一位点，实现了沉积物的原位分时段收集。

Claims (1)

1.一种原位分时段沉积物收集器，其包括四个部分：底座，支撑系统，采样管和管架系统，以及内置固定基质；

所述的底座为上端开口的圆柱体，底座内有凸环用于承载采样管和管架系统；

所述的支撑系统由底座外层的三根竖向的主杆和横向的环套焊接在一起构成，三根竖向主杆呈等边三角形分布，用于插入水底的泥土中起到固定支撑底座的作用，环套上有四颗螺丝，用于调节松紧使得底座与环套之间的相对位置具有可调性，从而通过调节底座与支撑系统的相对位置来调节底座在水底的高度；

所述的管架与采样管配套，管架放置在底座内凸环上而被固定，采样管插入管架后其上沿与底座上沿齐平，采样管的数量与大小规格根据需要定制，采样管与管架为可拆卸式；

所述的采样管内置固定基质，即不阻碍沉积物的流入，也能将流动水体中的沉积物固定在管内而不再悬浮。

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