CN103759968B - 一种大口径湖泊柱状沉积物采样设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种大口径湖泊柱状沉积物采样设备及系统，包括采样管，所述采样管的上端连接有采样头，所述采样头包括上盖和接杆，所述上盖可拆卸地连接在采样管的上端，所述上盖上设有至少一个出水孔，所述接杆纵向设置在所述上盖的中部，所述接杆上设有配重，所述采样头的中部设有向下开口的导向孔；所述采样管内设有第一活塞，所述第一活塞的中部设有通孔，所述第一活塞的上部设有阀门，所述阀门的上部设有导向杆，所述导向杆能够自由上下移动地伸入到所述导向孔内。系统包括采样平台、沉积物顶托器、采样器和分样架本发明的采样设备可以方便地将采样管内的水排出，也可以在向上提起采样管时，将第一活塞密封，防止进入采样管内的沉积物滑出，从而可以方便地将采样管制成大口径的采样管。

Description

一种大口径湖泊柱状沉积物采样设备及系统

技术领域

本发明涉及湖泊（含水库）沉积柱状样品的采集工具，其优点在于采集到的沉积柱样品量大（口径可大于15cm）、采样过程中表层沉积物不受扰动，所采集的表层沉积物水土界面清晰，沉积物层序保持完好，能采得长达150cm沉积柱状样品，配合分样架，可准确进行所采集沉积柱状样的等距切割。它属于机械领域。

背景技术

湖泊沉积物连续记载着区域乃至全球环境变化的信息,是重建历史湖泊-流域环境演化过程重要的载体，在过去全球变化研究中发挥着愈来愈重要的作用。毋庸置疑，如何获取水土界面完整、扰动最小、连续性好的沉积柱是开展湖泊沉积研究的首要前提，因此，湖泊沉积物采样-分样设备非常关键。

目前，获取湖泊、水库等水域沉积物的取样器有抓斗式、箱式、重力式、活塞式和冰冻式等取样钻具。采用抓斗式和箱式取样器取得的样品容易受到扰动，且沉积柱状样长度和样品数量有限，通常不适合作为环境变化研究的对象。虽然活塞式和冰冻式取样器取得样品的质量较高，但其操作较复杂，一般需要庞大的设备，因而取样的费用较高。国内外广泛使用的湖泊沉积柱采样器主要包括：奥地利采样平台、重力采样器，活塞式采样器、箱式采样器，各具优点（如操作简单、扰动性小、取芯率高等）。然而，随着古湖沼学分析技术的日益提高，学科的发展对采样器也提出了新的要求。

首先，随着对湖泊沉积物研究指标的不断拓展，所需的样品量愈来愈大。传统的古湖沼学分析项目主要包括含水量、粒度、磁化率、孢粉、硅藻、放射性测年等，国际上通行的做法是在同一取样点至少采取两个沉积柱才能满足上述指标分析样品量的需要。随着分析技能的提高，愈来愈多的一些古湖沼学指标（也包括一些新发展起来的指标）被逐渐采用，如摇蚊化石、枝角类化石、色素、生物标志化合物（脂肪烃、脂肪酸、酮等）、植物大化石等，需要更多的沉积物。例如目前重要的沉积古生态指标植物大化石的研究，正常情况下，每个样品至少需要100ml的沉积物量，而普通的重力采样器（内径5.8cm或8.4cm）1cm间隔分样分别仅能提供约26ml，56ml的样量，因此往往需要将若干相邻深度的样品混合来分析，无法满足指标高分辨率分析的要求。

其次，尽管可以通过连续采取多根沉积柱的方法来满足样品量的需要，但由于水面现场采样的多种不可控因素，要实现在同一采样点采取多根长度相当、层位一致、对比性好的钻孔比较困难；并且在进行沉积物人工切样时，不同柱子切割的厚度会存在一定差异，这样便导致了在进行沉积柱-多指标综合对比分析时，往往存在变化不一致的问题，直接影响着环境变化机理的科学解释。

再次，为增加沉积柱样品量，不能简单的对已有采样器进行加大采样管口径、延长采样深度等方法，因为存在以下一些技术难点1）沉积柱样量大，加之采样器（含重锤）重量较大，如何从底泥中提起？2）采样器口径变大，沉积物总体重量亦变大，如何保证将沉积柱提到水面上时，沉积柱不脱落？3）分样时，沉积柱体积、重量相对较大，不能像传统小口径的采样器进行沉积物的分样（通常采用手扶式并用活塞将沉积物顶出进行切割），如何将沉积柱等距切割。

发明内容

针对上述以往采样器的不足及技术难点，本发明的目的是提供一种大口径湖泊柱状沉积物采样设备及系统，其特点是可无扰动采集到河流、湖泊、水库等水体大量的序列完整的沉积物，配合设计的沉积柱分样器，可提供大量的沉积物（1cm等距切割可获样品量超过176ml，重约380g的沉积物）用于湖泊沉积的多指标分析。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种大口径湖泊柱状沉积物采样设备，包括采样管，所述采样管的上端连接有采样头，所述采样头包括上盖和接杆，所述上盖可拆卸地连接在采样管的上端，所述上盖上设有至少一个出水孔，所述接杆纵向设置在所述上盖的中部，所述接杆上设有配重，所述采样头的中部设有向下开口的导向孔；所述采样管内可拆卸固定有第一活塞，所述第一活塞的中部设有第一通孔，所述第一活塞的上部设有阀门，所述阀门的上部设有能够在所述导向孔内上下滑动的导向杆，所述阀门向上移动，在所述出水孔和第一通孔之间形成出水通道，所述阀门向下移动，密封所述第一通孔。

根据本发明的大口径湖泊柱状沉积物采样设备，通过在采样管内设置第一活塞和阀门以及在第一活塞和上盖上分别设有通孔和出水孔，采样时要下压，阀门向上移动，导向杆在导向孔内向上移动，并且在出水孔和第一通孔之间形成出水通道，进入采样管内沉积物会将采样管中已有的水通过第一通孔、出水通道和出水孔排出采样管外，采样管内的水会经通孔和出水孔向上流出采样管；当采好样品向上提起采样管时，阀门受下部泥土下滑的吸力（水反向流向阀门，对阀门施加向下的压力），紧紧地扣在活塞上，因此起到密封作用。由此可知，本发明的采样设备由于采用活塞－阀门系统，可以方便地将采样管内的水排出，也可以在向上提起采样管时，将第一活塞密封，防止进入采样管内的沉积物滑出，从而可以方便地将采样管的口径扩大。所述出水孔优选为4个。

另外，本发明的大口径湖泊柱状沉积物采样设备还可以具有以下附加技术特征：

优选地，所述上盖与采样管之间设有第一钢套，所述上盖、第一钢套和采样管之间通过第一固定螺丝固定在一起。由此可知，上盖与采样管之间可拆卸，以便在分样时，将沉积物向上顶出。

优选地，所述第一活塞包括通过第二固定螺丝固定在一起的内部密封上板、内部密封下板，所述内部密封上板和内部密封下板之间的外周边缘处设有槽，槽内设有第一密封圈，当旋紧所述第二固定螺丝时，内部密封上板和内部密封下板对第一密封圈施加向外的挤压力。这样，当拧紧第二固定螺丝时，第一密封圈挤向采样管内壁，使第一活塞与采样管内壁之间无间隙。在取样过程中，第一活塞固定不动，分样前，将上盖板取下后，再松所述第二固定螺丝，可卸下第一活塞，以便在分样时，将沉积物向上顶出。当然，“内部密封上板和内部密封下板对第一密封圈施加向外的挤压力”可以通过将所述槽设计有朝向外斜面的方式实现，将内部密封上板、内部密封下板之间竖向的力转化为横向朝外的力，向外挤压第一密封圈。

优选地，所述阀门为橡胶制成，呈倒扣的碗状。由此可知，在提取采样器时，沉积物要下滑，上部用阀门密封，便能产生真空，进而阻止沉积物下滑。

优选地，所述阀门直径大于所述第一通孔的直径、小于所述采样管的内直径。大于第一通孔的直径是为了密封第一通孔，小于采样管的直径是为了在第一通孔和出水孔之间形成出水通道。

本发明还提供一种大口径湖泊柱状沉积物采样系统，包括采样平台、沉积物顶托器、所述的大口径湖泊柱状沉积物采样设备和分样架；所述采样平台上设有空隙，所述沉积物顶托器和采样器设在所述空隙内；所述沉积物顶托器包括顶托架和夹板，所述顶托架的下端设有顶托架底板，上端穿过所述空隙且设有挂在所述采样平台上的挂台，所述夹板的中部设有供所述接杆穿过的第一孔，且夹板与所述挂台可拆卸连接，所述顶托架底板上设有与所述采样管口径一致的第二活塞，所述第二活塞与所述顶托架底板可拆卸连接；所述大口径湖泊柱状沉积物采样设备的接杆与第一缆绳相连，所述配重与第二缆绳相连；所述分样架包括架体，所述架体包括分样架底板和用于固定所述采样管的分样架顶板，所述分样架底板上设有用于支撑所述第二活塞的顶起装置，还包括一切样刀。

根据本发明的大口径湖泊柱状沉积物采样系统由于采用带有活塞－阀门系统的大口径湖泊柱状沉积物采样设备，由此可以方便地将采样管内的水排出，且在向上提起采样管时，防止进入采样管内的沉积物滑出，从而可以方便地将采样管的口径扩大。同时，本发明的沉积物顶托器具有如下优点（1）在使用时位于水下，将采样管放到顶托架底板上时并不提出水面，而依靠水的浮力保证采样管中的沉积物/柱不滑落；（2）其具有可拆卸式的第二活塞，确保在向上提出水面时沉积柱不脱落，因此本发明的大口径湖泊柱状沉积物采样系统可以实现大口径的采样，可以轻松实现>15cm口径，乃至20cm口径的采样，进而可以提供一个大量的样品，这在现有技术中是不能实现的。工作过程可以是，取得沉积物后，缓慢将沉积物/采样器缓慢从底泥中抽出—提起来，但不提出水面，这样可以依靠水的浮力保证管中的泥不滑落；在水中将采样管架到水面下的第二活塞上。待采样管架到第二活塞上后，第二活塞进入采样管，旋紧夹板，将采样器固定在顶托器上，最后就可以安全的将整个顶托器、采样器、沉积物搬到平台上，再运至岸边；到岸边后，将顶部夹板及底部活塞位置固定螺丝松开，将装满沉积物的采样管固定到分样架上，进行分样。

另外，本发明的大口径湖泊柱状沉积物采样系统还可以具有以下附加技术特征：

优选的，所述空隙外侧的采样平台上设有若干突柱，所述挂台上设有第二孔，所述第二孔与所述突柱相配合。这样，可将挂台固定在采样平台上，也可以采挂台顺利取下。

另外，所述夹板与挂台之间通过卡口螺栓和卡口螺母固定。采样平台上的空隙可以呈凸字形，采样过程在凸字的大口区进行，顶托器在小口区。所述第二活塞与所述顶托架底板通过活塞连接螺钉连接在一起。

优选的，所述第二活塞包括通过所述活塞连接螺钉固定在一起的上片活塞、下片活塞，所述上片活塞、下片活塞之间的外周边缘处设有槽，槽内设有第二密封圈，密封圈松紧可调，用于适应内径稍有差异的采样管；所述上片活塞呈楔形，便于水下将第二活塞套入采样管中；所述下片活塞通过活塞位置固定螺丝与所述顶托架底板相连。

优选的，所述架体还包括连接在所述分样架底板和分样架顶板之间的多个竖杆，所述竖杆的中部设有中板，所述分样架顶板的中部设有用于穿过所述采样管的第二通孔，分样架顶板的上面设有用于固定所述采样管的法兰、第二钢套，以及分别用于固定法兰与分样架顶板和法兰与采样管的法兰固定螺丝和采样管钢套与法兰固定螺丝。

优选的，所述顶起装置包括设在所述分样架底板上的千斤顶，千斤顶的支撑头上端设有若干个用于支撑所述第二活塞的顶块。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是操作平台及顶托器在平台上的示意图；

图2是沉积柱顶托器剖面示意图；

图3是采样器剖面示意图；

图4a是分样架侧面示意图；

图4b是分样架顶面示意图。

附图标记说明：

1、采样器，2、卡口螺栓，3、卡口螺母，4、夹板，5、突柱，6、采样平台，7、挂台，8、第二活塞，9、活塞连接螺钉，10、活塞位置固定螺丝，11、顶托架底板，12、接杆，13、导向杆，14、阀门，15、第一钢套，16、第一固定螺丝，17、内部密封上板，18、第一密封圈，19、内部密封下板，20、第二固定螺丝，21、采样管，22、配重，23、出水孔，24、中板，25、分样架顶板，26、法兰固定螺丝，27、法兰，28、采样管钢套与法兰固定螺丝，29、沉积物，30、顶沉积物的活塞，31、塑料顶块，32、千斤顶，33、千斤顶摇把，34、架体，35、分样架底板，36、平台采样区，37、上盖，38、第一通孔，39、第一活塞，40、沉积物顶托器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面参照图1-4描述根据本发明实施例的大口径湖泊柱状沉积物采样系统。如图1-4所示，根据本发明实施例的大口径湖泊柱状沉积物采样系统包括采样平台6、沉积物顶托器40、采样器1（大口径湖泊柱状沉积物采样设备）和分样架。本发明适用于提取大口径（沉积物口径可大于15公分）柱状湖泊沉积物（沉积柱）。

采样平台6上设有呈凸字形的空隙，采样过程在凸字的大口区进行，为平台采样区36，顶托器在小口区。沉积物顶托器40和采样器1设在空隙内，空隙外侧的采样平台6上设有若干突柱5。本实施例的系统中，采样平台6由橡皮艇和操作台面构成。考虑到采样过程中平台会发生位移，可用铁锚将采样平台6固定。操作台面由木质板固定在橡皮艇上，平台正中留凸字形空隙，供固定沉积物顶托器40及及柱状沉积物的提取。

采样器1，包括采样管21，采样管21的上端连接有采样头。采样头包括上盖37和接杆12，上盖37可拆卸地连接在采样管21的上端，接杆12为1m左右的钢质接杆12。具体说来，上盖37与采样管21之间设有第一钢套15，第一钢套15与采样管21外周尺寸相配合，并在第一钢套15四周对称钻取4个小孔，4个小孔与上盖37、分样架顶板25上的螺孔位置均对应，上盖37、第一钢套15和采样管21之间通过第一固定螺丝16固定在一起。上盖37盖面上对称分布有4个出水孔23，以便采样时采样管21中的水快速排出。接杆12纵向设置在上盖37的中部，接杆12上设有中空圆柱形的配重22（重锤），并且接杆12的上端轴心处设有孔，孔内穿过有第一缆绳，第一缆绳的另一端位于采样平台6上。接杆12的上端部采用勾形设计，便于与其它接杆通过套杆连接。所述配重22套在接杆12上，并且配重22通过第二缆绳连接到采样平台6上。采样头的中部设有向下开口的导向孔。采样管21内可拆卸固定有第一活塞39，第一活塞39的中部设有第一通孔38，第一活塞39的上部设有阀门14，阀门14为橡胶制成，呈倒扣的碗状。阀门14直径大于所述第一通孔38的直径、小于所述采样管21的内直径。阀门14的上部设有能够在导向孔内上下滑动的导向杆13，阀门14向上移动，在出水孔23和第一通孔38之间形成出水通道，阀门14向下移动，密封第一通孔38。采样器1的接杆12与第一缆绳相连，配重22与第二缆绳相连。

所述第一活塞39具体说来包括通过第二固定螺丝20固定在一起的内部密封上板17、内部密封下板19，内部密封上板17和内部密封下板19之间的外周边缘处设有槽，槽内设有橡胶的第一密封圈18，当旋紧第二固定螺丝20时，内部密封上板17和内部密封下板19对第一密封圈18施加向外的挤压力。“内部密封上板17和内部密封下板19对第一密封圈18施加向外的挤压力”可以通过将槽设计有朝向外斜面的方式实现，将内部密封上板17、内部密封下板19之间竖向的力转化为横向朝外的力，向外挤压第一密封圈18。

采样器1主要靠采样器1的自重来压入沉积物29，另借助配置的中空圆柱形配重22，配重22通过第二缆绳可在采样头的接杆12上自由滑动，对采样头上盖37进行连续锤击，以达到增加沉积物29采集深度的目的。采样头上盖37面上有4个溢水孔，供采样管21下插时管中多余的水快速排出；采样管21上部添加一活塞-阀门密封系统，阀门14可在采样头接杆12内部自由位移，第一活塞39外径可通过上下面板的螺丝松紧挤压橡皮第一密封圈18来进行密封。采样器1可用于深水湖和浅水湖泊：深水湖泊采样时，采样头通过第一缆绳悬挂，使之垂直插入湖泊底泥中；浅水湖泊采样时，采样头通过接杆12施力垂直压入湖泊底泥中。

沉积物顶托器40固定在操作台面凸字形空隙的小口一端，它包括顶托架和夹板4，顶托架的下端设有顶托架底板11，上端穿过空隙且设有挂在采样平台6上的挂台7，挂台7上设有若干第二孔，第二孔与所述突柱5相配合。夹板4的中部设有供接杆12穿过的第一孔，且夹板4与挂台7通过卡口螺栓2和卡口螺母3可拆卸连接，顶托架底板11上设有与采样管21口径一致的第二活塞8，第二活塞8与顶托架底板11通过活塞位置固定螺丝10可拆卸连接。

具体说来，第二活塞8包括通过所述活塞连接螺钉9固定在一起的上片活塞、下片活塞，上片活塞、下片活塞之间的外周边缘处设有槽，槽内设有第二密封圈，当旋紧所述活塞连接螺钉9时，内部密封上板17和内部密封下板19对第二密封圈施加向外的挤压力，松紧活塞连接螺钉9可微调第二活塞8直径，保证第二活塞8在采样管21内的滑动。下片活塞通过活塞位置固定螺丝10与所述顶托架底板11相连。上片活塞呈楔形，方便第二活塞8进入采样管21内。待沉积柱转移至地面时，第二活塞8可轻松地与顶托器分离而继续保留在采样管21中，避免沉积物29滑落，且在后续分样中作为千斤顶32的受力界面。

分样架包括架体34，架体34包括分样架底板35和用于固定采样管21的分样架顶板25，分样架底板35上设有用于支撑第二活塞8（或者顶沉积物的活塞30）的顶起装置，还包括一切样刀。具体说来，架体34还包括连接在所述分样架底板35和分样架顶板25之间的多个竖杆，所述竖杆的中部设有中板24，用于保持分样管竖直。中板24采用两片相同的凹弧形板，可将采样管21牢固地夹在分样架中间，且尽量保持竖直。分样架顶板25的中部设有用于穿过采样管21的第二通孔，分样架顶板25的上面设有用于固定采样管21的法兰27、第二钢套，以及分别用于固定法兰27与分样架顶板25和法兰27与采样管21的法兰固定螺丝26和采样管钢套与法兰固定螺丝28。顶起装置包括设在所述分样架底板35上的小型的千斤顶32，千斤顶32带有千斤顶摇把33。千斤顶32的支撑头上端设有若干个用于支撑第二活塞8（或者顶沉积物的活塞30）的塑料顶块31。

架体34的竖向连接杆采用绞铁搭建，架体34高度可根据采样管21长度自由调节；采样管21上部第二钢套可通过其上法兰固定螺丝26和采样管钢套与法兰固定螺丝28固定在采样架顶板及法兰27上。千斤顶32可将沉积物29向上推动，并可准确控制沉积样品的移动距离。由于千斤顶32支撑头移动距离有限（10cm左右），因此，配备若干个10cm的塑料顶块31，用于补充沉积物29上移的距离。被千斤顶32顶出的顶部样品，可用切样刀进行切割，置于各自的样品袋中。

本发明的大口径湖泊柱状沉积物采样系统具有以下优点：

（1）由于采用带有活塞－阀门系统的采样器1，由此可以方便地将采样管21内的水排出，且在向上提起采样管21时，防止进入采样管内的沉积物29滑出，从而可以方便地将采管制成大口径的采样管21；

（2）采用沉积物顶托器40，在使用时位于水下，将采样管21放到顶托架底板11上时并不提出水面，而依靠水的浮力保证采样管21中的沉积物/柱不滑落；

（2）采用的沉积物顶托器40具有可拆卸式的第二活塞8，确保在向上提出水面时沉积柱不脱落，因此本发明的大口径湖泊柱状沉积物采样系统可以实现大口径的采样，可以轻松实现>15cm口径，乃至20cm口径的采样，进而可以提供一个大量的样品，这在现有技术中是不能实现的。

工作过程是，取得沉积物29后，缓慢将沉积物/采样器1缓慢从底泥中抽出—提起来，但不提出水面，这样可以依靠水的浮力保证管中的泥不滑落；在水下待沉积柱样底部提取至活塞附近，在水中将采样管21置于水面下的第二活塞8上。待采样管21架到第二活塞8上后，第二活塞8进入采样管21，固定夹板4和挂台7可旋紧螺丝，将采样器1固定在顶托器上，最后就可以借助挂台7安全的将整个顶托器、采样器1、沉积物29搬到采样平台6上，由采样平台6的空间有限，可以再运至岸边；到岸边后，将夹板4松开，将装满沉积物29的采样管21固定到分样架上，进行分样。

本发明的大口径湖泊柱状沉积物采样系统在野外工作时，先搭建采样平台6。两艘橡皮艇平行放置在岸边，将2根横木依次绑在两艘橡皮艇拉手上；将中间形成凸字形空洞的木板固定在横木上，用机船将采样平台6拖至采样点，用船锚固定；将带耳朵（挂台7）的顶托架套在木板的突柱5上，采样者（2人或4人，4人最佳）在平台空洞周围对称站立，有利于施力抬起采样器1及采取的沉积柱。

采样器1组装：首先调节密封活塞面板（内部密封上板17和内部密封下板19）17和19上的第二固定螺丝20，调节第一密封圈18外径，使得密封活塞可垂直置于采样管21上部约10cm位置；随后进一步拧紧面板第二固定螺丝20，使第一密封圈18与采样管21壁无间隙；在第一活塞39的上方放入阀门14，再将采样头12扣至采样管21上，使阀门14的顶杆（导向杆13）插入采样头接杆12中心空洞（导向孔）上，用第一固定螺丝16将采样头12、采样管钢套（第一钢套）的第一螺孔16固定；在采样头接杆12上套上配重22，配重22用第二缆绳控制；根据采样点水深，采样头可通过钢制接杆12（浅水情况下）或缆绳（深水情况下）连接。

在深水湖中采样时，使用第一缆绳将采样器1悬吊于水面下1-2m处上下抖动采样器1使采样管21内充满水，然后使其保持竖直状态松开第一缆绳使采样器1在水中自由下落采样器1依靠重力插入沉积层待采样器1静止后，反复拉动配重缆绳（第二缆绳），对采样器1进行锤击，获取一定深度的沉积柱。在浅水湖泊采样时，将采样器1主体和接杆12装配好后，通过接杆12将采样器1竖直的放入水底用力将采样管21插入沉积层中，必要时利用配重22进行锤击，增加所采沉积柱长度。采得沉积柱后，缓慢并匀速的拔取采样器1，当采样管21下部靠近沉积物顶托器40下部时，将其转移至沉积物顶托器40的第二活塞8上。其后，将沉积物顶托器40连同采样器1、沉积柱一起转移到机船上，松掉采样器1与采样管21处的螺丝、沉积物顶托器40活塞底部螺丝，便得到含沉积柱的采样管。

至岸边分样的场所，将分样架套入含沉积柱的采样管21中，利用第五螺丝28将采样管21固定在分样架中间，分样架中板24进一步夹固采样管21，使采样管21保持竖直。用千斤顶32将沉积物29按照一定长度（如1cm）逐渐顶出采样管21，顶出的样品用切样刀切割，转移至样品袋中保存。

本专利针对以上目前湖泊沉积柱采样器1面临的系列问题，设计了一套大口径沉积柱的采样设备，能实现15cm口径沉积物的获取（1cm等距切割，每个样品可获得176ml，重约380g的沉积物样品）。考虑到沉积物本身的重量，本套取样设备能在各种类型湖泊中取到长达150cm的湖泊沉积柱及数十公分的界面水柱，即使按1cm等距的高分辨率切割亦可获得大量沉积物样品（每个亚样品体积约176ml，重约380g），可供尽可能多的沉积指标分析之用。本采样系统是一种经济有效的湖泊底泥柱状沉积物采样器,解决了日益增加的样品量需求问题，避免了多沉积柱间对比分析所带来的误差，适合于各种基于湖泊沉积物的环境变化研究，从事地质环境、考古科研及教学人员使用。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种大口径湖泊柱状沉积物采样设备，其特征在于，包括采样管，所述采样管的上端连接有采样头，所述采样头包括上盖和接杆，所述上盖可拆卸地连接在采样管的上端，所述上盖上设有至少一个出水孔，所述接杆纵向设置在所述上盖的中部，所述接杆上设有配重，所述采样头的中部设有向下开口的导向孔；所述采样管内可拆卸固定有第一活塞，所述第一活塞的中部设有第一通孔，所述第一活塞的上部设有阀门，所述阀门的上部设有能够在所述导向孔内上下滑动的导向杆，所述阀门向上移动，在所述出水孔和第一通孔之间形成出水通道，所述阀门向下移动，密封所述第一通孔。

2.根据权利要求1所述的大口径湖泊柱状沉积物采样设备，其特征在于，所述上盖与采样管之间设有第一钢套，所述上盖、第一钢套和采样管之间通过第一固定螺丝固定在一起。

3.根据权利要求1所述的大口径湖泊柱状沉积物采样设备，其特征在于，所述第一活塞包括通过第二固定螺丝固定在一起的内部密封上板、内部密封下板，所述内部密封上板和内部密封下板之间的外周边缘处设有槽，槽内设有第一密封圈，当旋紧所述第二固定螺丝时，内部密封上板和内部密封下板对第一密封圈施加向外的挤压力。

4.根据权利要求1所述的大口径湖泊柱状沉积物采样设备，其特征在于，所述阀门为橡胶制成，呈倒扣的碗状。

5.根据权利要求1所述的大口径湖泊柱状沉积物采样设备，其特征在于，所述阀门直径大于所述第一通孔的直径、小于所述采样管的内直径。

6.一种大口径湖泊柱状沉积物采样系统，其特征在于，包括采样平台、沉积物顶托器、权利要求1－5任一项所述的大口径湖泊柱状沉积物采样设备和分样架；

所述采样平台上设有空隙，所述沉积物顶托器和采样器设在所述空隙内；

所述沉积物顶托器包括顶托架和夹板，所述顶托架的下端设有顶托架底板，上端穿过所述空隙且设有挂在所述采样平台上的挂台，所述夹板的中部设有供所述接杆穿过的第一孔，且夹板与所述挂台可拆卸连接，所述顶托架底板上设有与所述采样管口径一致的第二活塞，所述第二活塞与所述顶托架底板可拆卸连接；

所述大口径湖泊柱状沉积物采样设备的接杆与第一缆绳相连，所述配重与第二缆绳相连；

所述分样架包括架体，所述架体包括分样架底板和用于固定所述采样管的分样架顶板，所述分样架底板上设有用于支撑所述第二活塞的顶起装置，还包括一切样刀。

7.根据权利要求6所述的大口径湖泊柱状沉积物采样系统，其特征在于，所述空隙外侧的采样平台上设有若干突柱，所述挂台上设有第二孔，所述第二孔与所述突柱相配合。

8.根据权利要求6所述的大口径湖泊柱状沉积物采样系统，其特征在于，所述第二活塞包括通过所述活塞连接螺钉固定在一起的上片活塞、下片活塞，所述上片活塞、下片活塞之间的外周边缘处设有槽，槽内设有第二密封圈，第二密封圈松紧可调，用于适应内径稍有差异的采样管；所述上片活塞呈楔形，便于水下将第二活塞套入采样管中；所述下片活塞通过活塞位置固定螺丝与所述顶托架底板相连。

9.根据权利要求6所述的大口径湖泊柱状沉积物采样系统，其特征在于，所述架体还包括连接在所述分样架底板和分样架顶板之间的多个竖杆，所述竖杆的中部设有中板，所述分样架顶板的中部设有用于穿过所述采样管的第二通孔，分样架顶板的上面设有用于固定所述采样管的法兰、第二钢套，以及分别用于固定法兰与分样架顶板和法兰与采样管的法兰固定螺丝和采样管钢套与法兰固定螺丝。

10.根据权利要求6所述的大口径湖泊柱状沉积物采样系统，其特征在于，所述顶起装置包括设在所述分样架底板上的千斤顶，千斤顶的支撑头上端设有若干个用于支撑所述第二活塞的顶块。