CN112816643A - 一种湖库底泥间隙水实时原位采集和监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种湖库底泥间隙水实时原位采集和监测装置，包括：筒体，在所述筒体内设置有采集腔，所述采集腔的外侧开口与筒体外部相连通；毛细管束，放置于所述采集腔内，所述毛细管束的一端开口朝向所述筒体外部；集液仓，与所述毛细管束的另一端开口连通设置；抽液管，与所述集液仓连通设置，在所述抽液管上设置有抽液装置；推进机构，与所述毛细管束连接，带动所述毛细管束向所述筒体外部移动。当原位采集装置垂直插入沉积物直至稳定时，通过推进装置推动毛细管束向外部移动，可使得毛细管束平插入沉积物层，进而进行吸取间隙水的操作，进而使得提取间隙水的范围可集中在一个较为精确的点位。

Description

一种湖库底泥间隙水实时原位采集和监测装置

技术领域

本发明属于沉积物样品采集技术领域，具体涉及一种湖库底泥间隙水实时原位采集和监测装置。

背景技术

沉积物是水体的一个重要组成部分，沉积物-水界面之间的物质交换对上覆水的水质有着十分重要的影响。沉积物间隙水是沉积物和水体之间进行物质交换的主要媒介，研究间隙水中物质的形态组成，对于探讨湖泊沉积物-水界面的物质迁移转化过程有着十分重要的意义。在研究间隙水时，最为常用的手段是先完成沉积物的采集，再将沉积物分层取样，对于分层的沉积物进行离心、过滤等操作分离出间隙水，从而实现间隙水的采集。这种采集方式虽然在一定程度上可收集到不同深度的间隙水，但是这种采集方式并不是原位采集，在其分层、分离的过程中，间隙水难免发生层间混合，从而导致最终提取的样品相比于原始状态的间隙水分布发生变化，无法反应间隙水的真实信息。

为了实现间隙水的原位提取，现有技术也提出了相应的采集手段。如中国专利文献CN100478668C公开了一种沉积物间隙水原位采样装置，该装置包括具有能容纳水的管状空腔，管状空腔的壁体上具有让水进出的通孔，壁体外围设有能阻止颗粒物和泥土进入的过滤层，将一固相微萃取装置安置于空腔内；在使用时将上述装置埋入沉积物中，待沉积物间隙水自由进出空腔内并达到相互之间平衡后，将装置取出，由固相微萃取装置取得间隙水。

上述装置虽然可用于沉积物的原位采集，但由于其在采样时，需要先将水汇于管状的空腔中，再通过空腔内的固相微萃取装置完成间隙水的采样，在这一间接采集的过程中，实际仍会发生不同点位间隙水的混合，导致其检测结果并不精准。除此之外，现有技术CN110749478A也公开了一种近海沉积物原位间隙水和上覆水的采集装置，该装置包括有从下往上依次连接的间隙水采样头、上覆水采样头、连接管和手柄；其中间隙水采样头包括有多根分布于不同凹槽内的竖直向的间隙水毛细管，间隙水毛细管孔径为0.45μm。间隙水毛细管的一端设置在采样头中，另一端与软管连接，软管穿设在所述连接管中，且从所述手柄伸出，并与注射器相连接。该装置在使用时，将主体插入沉积物，通过拉动注射器形成真空状态，使得上覆水可通过软管抽出，完成采样。

上述原位间隙水采集装置的间隙水毛细管直接与间隙水接触，可实现间隙水的直接采集，进而相比于间接采集的方式又进一步提高了采集的精准度。但是一方面，该装置的多根毛细管分布于不同的凹槽中，这种分散布置的方式使得装置的采样面积较大，并不集中于某一准确点位；且其竖直向的间隙水毛细管的底端位于采样头内，在采集装置插入沉积物的过程当中，其采样头内也会进水，从而也会在一定程度上导致水样的混合，影响样品采集的精准性。另一方面，在样品采集过程中，由于涉及到抽真空过程，难免会导致沉积物颗粒进入采样头，进而导致毛细管发生堵塞，影响间隙水的采集。

发明内容

本发明解决的是现有技术中的间隙水采集装置存在的采集水样易混合、采样装置易堵塞，并且只能实现单次采样的技术问题，进而提供了一种可换液、可清洗、能够对点位进行实时连续采样，采样精准且不易堵塞的湖库底泥间隙水实时原位采集和监测装置。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种湖库底泥间隙水实时原位采集装置，包括：筒体，在所述筒体内设置有采集腔，所述采集腔的外侧开口与筒体外部相连通；毛细管束，初始状态下放置于所述采集腔内，所述毛细管束的一端开口朝向所述筒体外部；集液仓，与所述毛细管束的另一端开口连通设置；抽液管，一端开口与所述集液仓连通设置，另一端开口与抽液装置连通；推进机构，与所述毛细管束连接，带动所述毛细管束向所述筒体外部移动。

在所述筒体的中轴处设置有操作腔，所述采集腔位于所述筒体的侧壁上且与所述操作腔相连通，所述采集腔沿所述筒体的横向设置且沿竖直方向设置有多个，在每个所述采集腔内设置有一根毛细管束，每根所述毛细管束的集液仓均与一根独立的抽液管连通设置。

每个所述毛细管束与对应的集液仓固定连接。

在每个所述毛细管束朝向所述筒体外部的一端设置有透水腔室，在所述透水腔室的顶面上设置有过滤网，所述过滤网的孔径为1-25微米；所述腔室沿竖直方向上的截面与所述采集腔相吻合，初始状态下所述腔室位于所述采集腔内，对所述过滤网形成密封。

位于所述毛细管束上部的毛细管通道的一端开口与所述透水腔室连通，另一端开口与集液仓连通；位于所述毛细管束下部的毛细管通道的一端开口与所述透水腔室连通，另一端开口与排泥仓连通，与所述排泥仓连通设置有排泥管道。

还设置有空心管，所述空心管沿竖直方向设置且位于所述筒体的操作腔内，所述空心管与所述集液仓固定连接，同时与所述推进机构连接，所述推进机构推动所述空心管并带动所述毛细管束进行移动；所述抽液管的一端贯穿所述空心管的侧壁并与所述集液仓连通，另一端贯穿所述空心管的顶端延伸至所述筒体的外部。

所述空心管设置有四根，四根所述空心管相对于所述筒体轴向的圆周方向均匀分布，在每根所述空心管外侧对应的筒体上设置有一竖排采集腔，每根所述空心管与对应的所述一竖排采集腔中的集液仓固定连接。

在所述采集腔的外侧开口处设置有可开启的封堵装置；所述封堵装置包括：安装槽，位于所述采集腔的外侧开口端，所述安装槽的尺寸大于所述采集腔的开口尺寸；挡板，通过旋转轴安装在所述安装槽内，适宜沿所述旋转轴旋转，当所述挡板位于竖直方向时对所述采集腔形成密封。

所述挡板的底边固定安装在所述旋转轴上，在所述挡板朝向所述采集腔的一侧设置有侧板，所述侧板呈三角形且垂直于挡板设置，在所述采集腔两侧的侧壁上对应设置有用于侧板运动的活动槽；

所述封堵装置还包括弹性过滤网，所述弹性过滤网的第一侧边固定安装在所述安装槽的顶壁上；与所述第一侧边相对的第二侧边固定安装在所述挡板朝向所述采集腔的一侧壁面上且位于所述侧板的上方，所述弹性过滤网沿水平方向上的宽度大于两个侧板间的距离；在所述弹性过滤网的孔径为1-25微米。

一种湖库底泥间隙水实时原位监测装置，包括所述的湖库底泥间隙水实时原位采集装置；还包括：测试仓，与所述集液仓配套设置；所述抽液管的进水端与所述集液仓连通，出水端与所述测试仓连通；监测装置，安装在所述测试仓内；监测终端，与所述监测装置连接设置，接收所述监测装置传递的数据。

本发明所述的湖库底泥间隙水实时原位采集和监测装置，优点在于：

当原位采集装置垂直插入沉积物直至稳定时，通过推动装置推动毛细管束向外部移动，可使得毛细管束平插入沉积物层，进而进行吸取间隙水的操作，间隙水通过毛细管束进入集液舱，再经过所述蠕动泵抽出，即可实现间隙水的原位采集，本发明通过毛细管束进行吸水操作，其提取间隙水的范围可集中在一个较为精确的点位。

本发明初始状态下，所述毛细管束位于采集腔内，并进一步优选初始状态下，所述毛细管束朝向所述筒体外部的一端开口与所述采集腔的外侧开口相平齐。这种设置方式可防止原位采集装置在插入沉积物的过程中，采集腔内混入上层间隙水。并使得原位采集装置插入所述沉积物后，毛细管束可直接与取水位置处的间隙水接触，防止了现有技术中因为毛细管进水端存在进水腔体而导致的水样混合的问题。同样作为优选的实审方式，本发明设置有可开启的封堵装置。所述封堵装置包括：安装槽，位于所述集液仓的外侧开口端，所述安装槽的尺寸大于所述集液仓的开口尺寸；挡板，通过旋转轴安装在所述安装槽内，适宜沿所述旋转轴旋转，当所述挡板位于竖直方向时对所述集液仓形成密封。初始状态下，所述挡板位于竖直向，集液仓的进水端被封闭，从而可防止毛细管束在采集装置下沉过程中与上覆水、沉积物或者上方点位的间隙水接触。当采集装置在沉积物中稳定后，通过推进机构推动所述毛细管束的进水端向着插入沉积物的方向动作，在这一过程中，所述毛细管束推动所述挡板旋转，从而打破密封状态，使得毛细管束可以对目标点位进行吸水操作。进而进一步减少了上覆水及上方间隙水的干扰，提高了采样的精准度。

并且，本发明还优选配合所述挡板设置有侧板和弹性过滤网，从而使得当所述挡板打开至水平状态时，所述侧板、挡板和弹性过滤网可以形成一个小型的腔体，由于弹性过滤网上设置有透水孔，因此目标点位处的间隙水可以渗透至所述腔体内，而大部分沉积物则被隔离在腔体外侧，从而可减少毛细管的堵塞。本发明中所述挡板的底边固定安装在所述旋转轴上，在所述挡板朝向所述集液仓的一侧设置有侧板，所述侧板呈三角形，当所述挡板呈完全开启状态时，所述侧板的顶端适宜对所述弹性过滤网形成支撑，从而防止所述弹性过滤网发生凹陷变形。本实施方式中利用所述侧板、挡板和弹性过滤网形成的腔体，与沉积物有一个倾斜的接触面，便于从中滤出间隙水，且利用挡板旋转形成空腔，形成一个三角形区域，在相同的接触面积下，可尽量减少对目标位置沉积物产生的扰动，使得被移动的沉积物体积尽可能地小，提高原位采样的精准度。

本发明中的湖库底泥间隙水实时原位监测装置，将不同层次的间隙水吸入相对应的集液仓，经过抽液装置抽取至测试仓，即可通过监测装置进行各项指标的检测，检测数据上传至监测终端后，再经过无线方式传输至陆地监测终端，即可完成数据的实时监测。本发明中所述的湖库底泥间隙水实时原位监测装置，其原位监测装置置于沉积物后，可不取出，从而实现实时长期的数据监测。

为了使本发明所述的有湖库底泥间隙水实时原位采集和监测装置的技术方案更加清楚明白，以下结合具体附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。

附图说明

如图1所示是本发明所述的湖库底泥间隙水实时原位采集装置的结构示意图；

如图2所示是本发明所述的设置有透水腔室的毛细管束和集液仓、排泥仓的结构示意图；

如图3所示是本发明所述的未设置透水腔室的湖库底泥间隙水实时原位采集装置的结构示意图；

如图4所示是本发明所述的未设置透水腔室的湖库底泥间隙水实时原位采集装置的俯视剖视图；

如图5所示是本发明所述的集液仓的结构示意图；

如图6所示是本发明所述的活动轴的结构示意图；

如图7所示是本发明所述的设有挡板的湖库底泥间隙水实时原位采集装置的结构示意图；

如图8所示是本发明所述的设有挡板的湖库底泥间隙水实时原位采集装置的俯视图；

如图9所示是本发明所述的封堵装置在初始状态下的剖视图；

如图10所示是本发明所述的封堵装置在开启状态下的剖视图；

如图11所示是本发明所述的设置有侧板的封堵装置的挡板的结构示意图；

如图12所示是本发明所述的设有侧板的封堵装置在初始状态下的剖视图；

如图13所示是本发明所述的设置有侧板的封堵装置在侧板处的剖视图；

如图14所示是本发明所述的设置有侧板的封堵装置未安装挡板时在图13 中A-A面处的剖视图；

如图15所示是本发明所述的设有侧板的挡板位于水平位置时的剖视图；

其中附图标记为：

1-主轴；11-驱动轴套；2-筒体；21-筒体的侧壁；211-筒体的竖直平面；22- 挡板；23-挡板的旋转轴；24-弹性过滤网；25-侧板；26-采集腔；27-活动槽； 28-插槽；29-操作腔；3-毛细管束；32-集液仓；321-第一密封圈；33-抽液管； 34-空心管；35-活动轴；351-第二旋转轴；352-第一旋转轴；353-止挡块；36- 止挡圈；37-套筒；38-弹簧；39-排泥仓；391-毛细管束外的密封圈；392-透水腔室；3921-透水孔；5-尖端；6-收集盒；7-丝杠电机装置；8-竖杆；9-集中管道。

具体实施方式

本实施方式中涉及方位时的上、下等方向是相对于装置的使用状态而言的，在使用时，所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置的筒体轴向沿竖直方向设置，所述筒体的底端朝向下方设置。

实施例1

本实施例提供了一种湖库底泥间隙水实时原位采集装置，如图1所示，包括：筒体2，在所述筒体2内设置有采集腔26，所述采集腔26的外侧开口与筒体外部相连通；本实施例中所述筒体2的主体呈圆柱形，在所述筒体2的底端设置有圆锥形尖端5，从而便于采集装置插入沉积物，本实施例中所述筒体 2采用不锈钢材质。作为优选的实施方式，本实施例在所述筒体的中轴处设置有操作腔29，本实施例中每个所述采集腔26均设置在筒体的操作腔29的侧壁 21上，沿所述筒体2的横向设置，且所述采集腔26设置有4竖排，所述4竖排采集腔26在所述筒体2的圆周方向上均匀设置。每一竖排包括多个采集腔 26，所述操作腔29与所述采集腔26连通设置。

在每个所述采集腔26内设置有一根毛细管束3，如图2所示，毛细管束3 具有多个毛细管通道，每个所述毛细管通道的内径为0.3-0.5mm，每个所述毛细管束3整体的外径为2cm，作为可选择的实施方式，这一外径范围适宜为 1.8-2.2cm。所述毛细管束3初始状态下放置于所述采集腔26内，每根所述毛细管束3的一端开口朝向所述筒体外部。本实施例中所述采集腔26的内壁与所述毛细管束3之间设置有密封圈，所述操作腔形成一个密闭腔体，防止水进入。本实施例中，在每个所述毛细管束朝向所述筒体外部的一端还设置有透水腔室392，在所述透水腔室392的顶面上设置有透水孔3921，所述透水孔的孔径为1-50微米，作为优选的实施方式，也可在所述透水腔室392的顶面上设置过滤装置，所述过滤装置中安装有孔径为1-25微米的过滤层，所述过滤层适宜为孔径为1-25微米不锈钢、尼龙或玻璃纤维等材质的网状结构。作为可选择的实施方式，也可以直接在所述透水腔室392的顶面上设置透水不锈钢网。所述透水腔室392沿竖直方向上的截面与所述采集腔26相吻合，初始状态下所述透水腔室392位于所述采集腔26内，对所述透水孔形成密封。本实施例中所述采集腔26的截面呈圆形，相应的，所述腔室的截面也呈圆形。本实施例中，所述透水腔室392的外径略大于所述毛细管束的外径，所述透水腔室392 的内径则与所述毛细管束的外径相吻合，为所述毛细管束的截面在水平方向上的延伸。作为优选的实施方式，初始状态下本实施例中所述透水腔室392朝向所述筒体外部的一端的端面与所述采集腔26的外侧开口相平齐，这样设置的优点在于可避免透水腔室392外端面与筒体外壁之间形成空腔，导致存积上层沉积物和水分的问题。

本实施例中，位于每个所述毛细管束3上部的多个毛细管通道的一端开口与所述透水腔室392连通，另一端开口与集液仓32连通；剩余的、位于所述毛细管束3下部的多个毛细管通道的一端开口与所述透水腔室392连通，另一端开口则与排泥仓连通，与所述排泥仓连通设置有排泥管道。本实施例中，所述位于毛细管束3上部的、占整个毛细管束高度2/3部分的毛细管通道与所述集液仓32连通；剩余的占整个毛细管束高度1/3部分的毛细管通道与所述排泥仓连通。本实施例中所述毛细管通在所述上部和下部均是同密度均匀分布，每个所述毛细管束3整体截面上的毛细管通道数量不低于100个。

本实施例中，所述集液仓32位于所述操作腔29内，所述集液仓32本身优选采用玻璃材质，作为可选择的实施方式，也可采用不锈钢材质。所述集液仓32与所述毛细管束3之间为固定连接。可以理解的是，所述集液仓32与所述毛细管束3的开口之间的连通是一种“密闭连通”，从而防止水分由其他缝隙进入。与所述集液仓32连通设置有抽液管，本实施例中与每个所述集液仓 32连通设置有一根独立的抽液管(图1中未示出)。在所述抽液管上设置有抽液装置，具体为微型蠕动泵，所述抽液管的一端开口延伸至所述筒体2的外部，实现对间隙水的采集。本实施例中每个所述集液仓32的抽液管均是贯穿一个集中管道9后到达筒体的外部，所述集中管道9位于所述筒体的顶面且与所述筒体密闭连通，从而可防止水分进入。本实施例中所述抽液管不易设置的过粗，其内径以0.8-1.0mm为宜。所述集液仓的容积可根据目标采样量来具体设置，作为优选的实施方式，本实施例中所述集液仓的容积设置为30-50ml。所述排泥仓与所述毛细管束3的开口之间的连通也是一种“密闭连通”，排泥管道上也设置有抽液装置，用于抽取排泥仓中积攒的<25微米沉积物。在所述排泥管道上设置有阀门，所述排泥仓的容积为1-2ml。

所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置还设置有推进机构，本实施例中所述推进机构位于所述操作腔29内，本实施例中所述推进机构采用丝杠电机装置，与每一竖排采集腔26中的毛细管束的集液仓固定连接有一根竖杆，即所述竖杆共计有4个，分别与4竖排采集腔26中的毛细管束的集液仓连接；与每个竖杆连接有一个丝杠电机装置，用于推动所述竖杆沿横向进行运动，进而带动所述毛细管束在所述采集腔内向所述筒体外部移动。本实施例中所述推进机构适宜带动所述毛细管束在所述采集腔内进行往复运动。所述丝杠电机装置采用遥控控制。

本实施例中所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置的工作过程为：

在使用时，将所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置插入沉积物中，初始状态下所述透水腔室呈密闭状态，所述排泥管道的阀门为关闭状态。当所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置下沉到目标位置且稳定后，开启所述推进机构丝杠电机装置，丝杠电机装置推动所述毛细管束向筒体外部运动，所述毛细管束端部的透水腔体插入沉积物，此时沉积物中的间隙水通过透水孔进入所述透水腔室，并通过毛细管束的上部通道进入集液仓，将集液仓中的液体抽出即可完成间隙水采样。本实施例中的毛细管束直径为2cm，毛细通道的内径为 0.3-0.5cm，便于水由毛细通道快速通过，适用于对间隙水进行较大容量采样的场合。本实施例中所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置适用于沉积物间隙水的长期、持续采集，将所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置置于沉积物后可长期放置，在每次采样结束后，可遥控所述丝杠电机装置带动所述毛细管束向所述筒体内移动，并最终回复至所述透水腔室朝向所述筒体外部的一端的端面与所述采集腔的外侧开口相平齐，即可再次使得所述透水孔形成密闭状态，此时开启所述排泥管道上的阀门和抽液装置，将所述透水腔室中残留的水分和沉积物颗粒抽走，可防止残留物对下次采样造成影响，也可防止沉积物颗粒在所述透水腔室内长期积累。

实施例2

本实施例提供了一种湖库底泥间隙水实时原位采集装置，如图3和图4所示，包括：筒体2，在所述筒体2内设置有采集腔26，所述采集腔26的外侧开口与筒体外部相连通；本实施例中所述筒体2的主体呈圆柱形，在所述筒体 2的底端设置有圆锥形尖端5，从而便于采集装置插入沉积物，本实施例中所述筒体2采用不锈钢材质。作为优选的实施方式，本实施例在所述筒体的中轴处设置有操作腔29，本实施例中每个所述采集腔26均设置在筒体的侧壁21 上，沿所述筒体2的横向设置，且所述采集腔26设置有4竖排，所述4竖排采集腔26在所述筒体2的圆周方向上均匀设置。每一竖排包括多个采集腔26，所述操作腔29与所述采集腔26连通设置。

在每个所述采集腔26内设置有一根毛细管束3，毛细管束3具有多个毛细管通道，每个所述毛细管通道的内径为0.3-0.5mm，所述毛细管束3整体的外径为3-6mm。所述毛细管束3初始状态下放置于所述采集腔26内，每根所述毛细管束3的一端开口朝向所述筒体外部。作为优选的实施方式，初始状态下本实施例中所述的毛细管束3朝向所述筒体外部的一端开口与所述采集腔26 的外侧开口相平齐。本实施例中所述采集腔26的内壁与所述毛细管束3之间设置有密封圈。所述操作腔形成一个密闭腔体，防止水进入。

与每根所述毛细管束3的另一端开口连通设置有一个集液仓32，本实施例中，所述集液仓32位于所述操作腔29内，所述集液仓32朝向所述筒体外侧的壁面上设置有通孔，如图5所示，所述毛细管束3贯穿所述通孔设置，所述集液仓32本身优选采用玻璃材质，作为可选择的实施方式，也可采用不锈钢材质。可以理解的是，所述集液仓32与所述毛细管束3的开口之间的连通是一种“密闭连通”，从而防止水分由其他缝隙进入，为了增强这种密闭连通的效果，优选在所述毛细管束3的外壁和所述集液仓32的通孔的孔内壁之间设置有第一密封圈321，如图3所示。与所述集液仓32连通设置有抽液管33，本实施例中与每个所述集液仓32连通设置有一根独立的抽液管33，在每个所述集液仓32朝向筒体内部的一侧设置有抽液孔(图中未示出)，所述抽液管33 的一端开口通过所述抽液孔进入所述集液仓32，同样地，所述抽液管33的一端开口与所述集液仓32之间的连通也是一种“密闭连通”，在所述抽液孔内优选设置有第二密封圈，集液仓内的腔体为一个密闭的腔体。在所述抽液管33 上设置有抽液装置，具体为微型蠕动泵，所述抽液管33的另一端开口延伸至所述筒体2的外部，实现对间隙水的采集。所述抽液管不易设置的过粗，其内径以0.8-1.0mm为宜。所述集液仓的容积可根据目标采样量来具体设置，作为优选的实施方式，本实施例中所述集液仓的容积设置为30-50ml。

本实施例还设置有空心管34，同实施例1，本实施例所述空心管34沿竖直方向设置且位于所述筒体2的内部的操作腔29内，本实施例中所述空心管 34设置有四根，四根所述空心管34相对于所述筒体轴向的圆周方向均匀分布，每根所述空心管34的位置与位于其外侧的一竖排采集腔26相对应，每根所述空心管34与对应的所述一竖排采集腔26中的多个集液仓32固定连接，所述抽液管33的一端贯穿所述空心管34的侧壁并与所述集液仓32连通，另一端贯穿所述空心管34的顶端延伸至所述筒体2的外部。本实施方式中每个空心管34中的多根抽液管33在延伸出所述筒体2的外部后，进入一个收集盒6，多根抽液管33贯穿所述收集盒6设置，从而防止多根抽液管33发生混乱缠绕现象。

所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置还设置有推进机构，本实施例中所述推进机构位于所述操作腔29内，所述推进机构同实施例1，包括：主轴1，主轴1固定安装在所述筒体2的中轴线上；驱动轴套11，套装在所述主轴1 的外壁上，适宜沿所述主轴1进行上下方向上的往复滑动；为了防止驱动轴套 11相对于主轴1发生圆周向旋转，所述主轴1和所述驱动轴套11的内部通孔的截面均设置为正方形。活动轴35，如图6所示，所述活动轴35的一端通过第一旋转轴352安装在所述驱动轴套11的外壁上。另一端通过第二旋转轴351 安装在所述空心管34上，初始状态下所述活动轴35呈倾斜状态，具体为呈现由内向外方向逐渐向下倾斜的装置，所述驱动轴套11向下运动时，所述活动轴35与水平方向的夹角逐渐减小，最终呈现水平状态。本实施例中所述活动轴35设置有4组，4组所述活动轴35分别用于连接驱动轴套11和一根所述空心管34。

本实施例在所述驱动轴套11的下方设置有套筒37，所述套筒37与所述主轴1同轴设置，且所述套筒37的内径大于所述驱动轴套11的外径，使得驱动轴套11可以进入所述套筒37，在所述套筒37内设置有弹簧38，当所述套筒 37由初始状态下压时，所述弹簧38开始呈现压缩装置，向所述驱动轴套11 施加向上方向的回弹力。在所述驱动轴套11的上方设置有止挡圈36，初始状态下，所述止挡圈36的下沿与所述驱动轴套11的上沿接触，在驱动轴套11 完成下压操作回复的过程中，所述止挡圈36可保证所述驱动轴套11回复至初始状态。在所述活动轴35的两端位置处同样设置有止挡块353，当所述活动轴 35呈现水平状态后，所述止挡块353可阻止所述驱动轴套11继续下移。

本实施例中所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置的工作过程为：

在使用时，将所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置插入沉积物中，初始状态下所述的毛细管束3朝向所述筒体外部的一端开口与所述采集腔26的外侧开口相平齐，此时推动所述驱动轴套11下移，推动所述空心管34带动所述集液仓32和毛细管束3向所述筒体外部移动并插入所述沉积物中，间隙水通过毛细管束3进入集液仓，通过抽液管33抽出集液仓32中的液体，即可完成间隙水的采集。完成采集后，释放所述驱动轴套11，采集装置回复至初始状态。

实施例3

本实施例提供了一种湖库底泥间隙水实时原位采集装置，包括：筒体2，如图7和图8所示，在所述筒体2内设置有采集腔26，所述采集腔26的外侧开口与筒体外部相连通；本实施例中所述筒体2的主体呈外壁被削出4个竖直平面211的圆柱形，如图5所示，在所述筒体2的外壁上成型有4个竖直平面 211，所述4个竖直平面211在圆周方向上均匀设置，每相邻两个平面的夹角呈直角。在所述筒体的底端设置有尖端5，从而便于采集装置插入沉积物，本实施例中所述筒体采用不锈钢材质。本实施例在所述筒体的中轴处设置有操作腔29，每个所述采集腔26均位于筒体的侧壁21上且沿所述筒体2的横向设置，所述操作腔29与所述采集腔26连通设置。本实施例中所述采集腔26设置有4 竖排，所述4竖排采集腔26在所述筒体2的圆周方向上均匀设置。每一竖排包括多个采集腔26。本实施例中，每1竖排所述采集腔26位于1个所述竖直平面211上，且位于所述竖直平面211的中间位置，所述采集腔26的轴线垂直于对应的所述竖直平面211。

在每个所述采集腔26内设置有一根毛细管束3，所述毛细管束3初始状态下放置于所述采集腔26内，每根所述毛细管束3的一端开口朝向所述筒体外部。毛细管束3具有多个毛细管通道，每个所述毛细管通道的内径为 0.3-0.5mm，每个所述毛细管通道的外径为0.8-1.0mm。所述毛细管束3整体的外径为4-5mm。本实施例中所述采集腔26的内壁与所述毛细管束3之间设置有密封圈，使得所述操作腔29形成一个密闭腔体。

与每根所述毛细管束3的另一端开口连通设置有一个集液仓32，所述集液仓32位于所述操作腔29内。本实施例中，所述集液仓32朝向所述筒体外侧的壁面上设置有通孔，所述毛细管束3贯穿所述通孔设置，所述集液仓32本身优选采用玻璃材质，作为可选择的实施方式，也可采用不锈钢材质。在所述毛细管束3的外壁和所述集液仓32的通孔的孔内壁之间设置有第一密封圈 321。与所述集液仓32连通设置有抽液管33，本实施例中与每个所述集液仓 32连通设置有一根独立的抽液管33，在每个所述集液仓32朝向筒体内部的一侧设置有抽液孔，所述抽液管33的一端开口通过所述抽液孔进入所述集液仓 32，同样地，在所述抽液孔内优选设置有第二密封圈。所述抽液管33的另一端开口延伸至所述筒体2的外部，并连接有微型蠕动泵，从而实现对间隙水的采集，所述抽液管内径为0.8-1.0mm。

本实施例还设置有空心管34，所述空心管34沿竖直方向设置且位于所述筒体2的操作腔29内，本实施例中所述空心管34设置有4根，4根所述空心管34相对于所述筒体轴向的圆周方向均匀分布，每根所述空心管34的位置与位于其外侧的一竖排采集腔26相对应，每根所述空心管34与对应的所述一竖排采集腔26中的多个集液仓32固定连接，所述抽液管33的一端贯穿所述空心管34的侧壁并与所述集液仓32连通，另一端贯穿所述空心管34的顶端延伸至所述筒体2的外部。

所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置还设置有推进机构，所述推进机构位于操作腔29内，所述推进机构包括：主轴1，主轴1固定安装在所述筒体2 的中轴线上；驱动轴套11，套装在所述主轴1的外壁上，适宜沿所述主轴1 进行上下方向上的往复滑动；所述主轴1和所述驱动轴套11的内部通孔的截面均设置为正方形。活动轴35，所述活动轴35的一端通过第一旋转轴352安装在所述驱动轴套11的外壁上。另一端通过第二旋转轴351安装在所述空心管34上，初始状态下所述活动轴35呈倾斜状态，呈现由内向外方向逐渐向下倾斜的装置，所述驱动轴套11向下运动时，所述活动轴35与水平方向的夹角逐渐减小，最终呈现水平状态。本实施例中所述活动轴35设置有4组，4组所述活动轴35分别用于连接驱动轴套11和一根所述空心管34。本实施方式中所述空心管34位于所述操作腔内，其在竖直方向上的运动受到限制，从而便于实现在活动轴推动下完成水平方向移动。本实施例在所述驱动轴套11的下方设置有套筒37，所述套筒37与所述主轴1同轴设置，且所述套筒37的内径大于所述驱动轴套11的外径，使得驱动轴套11可以进入所述套筒37，在所述套筒37内设置有弹簧38，当所述套筒37由初始状态下压时，所述弹簧38开始呈现压缩装置，向所述驱动轴套11施加向上方向的回弹力。在所述驱动轴套 11的上方设置有止挡圈36，初始状态下，所述止挡圈36的下沿与所述驱动轴套11的上沿接触。在所述活动轴35的两端位置处同样设置有止挡块353，当所述活动轴35呈现水平状态后，所述止挡块353可阻止所述驱动轴套11继续下移。

作为优选的实施方式，本实施例在所述采集腔26的外侧开口处还设置有可开启的封堵装置；如图9、10所示，所述封堵装置包括：安装槽，所述安装槽为方形槽，所述安装槽位于所述采集腔26的外侧开口端，所述安装槽的尺寸大于所述采集腔26的开口尺寸，所述安装槽所在的平面垂直于所述采集腔 26的轴向；所述挡板22为方形板，挡板22通过旋转轴23安装在所述安装槽内，适宜沿所述旋转轴23的轴向进行旋转，当所述挡板22位于竖直方向时对所述采液腔的外侧开口形成密封，本实施例中所述旋转轴23位于所述安装槽的底部，安装在所述安装槽底部侧方的插槽28中，本实施例所述旋转轴的表面设置为弹性材料，如橡胶材料，当其安装在所述插槽28中时，所述旋转轴与插槽28之间呈现胀紧状态，使得旋转轴与插槽28之间不会随意发生相对转动，只有在外力推动下才可发生相对旋转。本实施例中所述旋转轴的直径与所述挡板的厚度相等，所述旋转轴的顶沿与所述毛细管束的底沿基本平齐，当所述毛细管束推动所述挡板旋转时，所述挡板适宜旋转90°。本实施例中所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置的工作过程为：

在使用时，将所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置插入沉积物中，初始状态下所述挡板22对所述采液腔的外侧开口形成密封，此时推动所述驱动轴套11下移，推动所述空心管34带动所述集液仓32和毛细管束3向所述筒体外部移动，移动过程中，毛细管束3推动所述挡板22旋转开启，并最终插入所述沉积物中，所述毛细管束3利用毛细作用对水进行吸入，将水吸至集液仓 32中。完成吸入后再通过抽液管33抽出集液仓32中的液体，即可完成间隙水的采集。

实施例4

本实施例提供了一种湖库底泥间隙水实时原位采集装置，包括：筒体2，在所述筒体2内设置有采集腔26，所述采集腔26的外侧开口与筒体外部相连通；本实施例中所述筒体2的主体呈外壁被削出4个竖直平面211的圆柱形，如图7和图8所示，在所述筒体2的外壁上成型有4个竖直平面211，所述4 个竖直平面211在圆周方向上均匀设置，每相邻两个平面的夹角呈直角。在所述筒体2的底端设置有尖端5，从而便于采集装置插入沉积物，本实施例中所述筒体采用不锈钢材质。本实施例中所述筒体的中轴处设置有操作腔29，每个所述采集腔26均位于筒体的侧壁21上且沿所述筒体2的横向设置，所述操作腔29与所述采集腔26连通设置。所述采集腔26设置有4竖排，所述4竖排采集腔26在所述筒体2的圆周方向上均匀设置。每一竖排包括多个采集腔26。本实施例中，每1竖排所述采集腔位于1个所述竖直平面211上，且位于所述竖直平面211的中间位置，所述采集腔的轴线垂直于对应的所述竖直平面211。

在每个所述采集腔26内设置有一根毛细管束3，所述毛细管束3初始状态下放置于所述采集腔26内，每根所述毛细管束3的一端开口朝向所述筒体外部。本实施例中所述采集腔26的内壁与所述毛细管束3之间设置有密封圈，使得所述操作腔29形成一个密闭腔体。

与每根所述毛细管束3的另一端开口连通设置有一个集液仓32，所述集液仓32位于所述操作腔29内。本实施例中，所述集液仓32朝向所述筒体外侧的壁面上设置有通孔，所述毛细管束3贯穿所述通孔设置，所述集液仓32本身优选采用有机玻璃材质，作为可选择的实施方式，也可采用不锈钢材质。在所述毛细管束3的外壁和所述集液仓32的通孔的孔内壁之间设置有第一密封圈321。与所述集液仓32连通设置有抽液管33，本实施例中与每个所述集液仓32连通设置有一根独立的抽液管33，在每个所述集液仓32朝向筒体内部的一侧设置有抽液孔，所述抽液管33的一端开口通过所述抽液孔进入所述集液仓32，同样地，在所述抽液孔内优选设置有第二密封圈。所述抽液管33的另一端开口延伸至所述筒体2的外部，与微型蠕动泵连通，实现对间隙水的采集。

本实施例还设置有空心管34，所述空心管34沿竖直方向设置且位于所述筒体2的操作腔29内，本实施例中所述空心管34设置有4根，4根所述空心管34相对于所述筒体轴向的圆周方向均匀分布，每根所述空心管34的位置与位于其外侧的一竖排采集腔26相对应，每根所述空心管34与对应的所述一竖排采集腔26中的多个集液仓32固定连接，所述抽液管33的一端贯穿所述空心管34的侧壁并与所述集液仓32连通，另一端贯穿所述空心管34的顶端延伸至所述筒体2的外部。

所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置还设置有位于操作腔29内的推进机构，如所述推进机构包括：主轴1，主轴1固定安装在所述筒体2的中轴线上；驱动轴套11，套装在所述主轴1的外壁上，适宜沿所述主轴1进行上下方向上的往复滑动；所述主轴1和所述驱动轴套11的内部通孔的截面均设置为正方形。活动轴35，所述活动轴35的一端通过第一旋转轴352安装在所述驱动轴套11的外壁上。另一端通过第二旋转轴351安装在所述空心管34上，初始状态下所述活动轴35呈倾斜状态，呈现由内向外方向逐渐向下倾斜的装置，所述驱动轴套11向下运动时，所述活动轴35与水平方向的夹角逐渐减小，最终呈现水平状态。本实施例中所述活动轴35设置有4组，4组所述活动轴35 分别用于连接驱动轴套11和一根所述空心管34。

本实施例在所述驱动轴套11的下方设置有套筒37，所述套筒37与所述主轴1同轴设置，且所述套筒37的内径大于所述驱动轴套11的外径，使得驱动轴套11可以进入所述套筒37，在所述套筒37内设置有弹簧38，当所述套筒 37由初始状态下压时，所述弹簧38开始呈现压缩装置，向所述驱动轴套11 施加向上方向的回弹力。在所述驱动轴套11的上方设置有止挡圈36，初始状态下，所述止挡圈36的下沿与所述驱动轴套11的上沿接触。在所述活动轴35 的两端位置处同样设置有止挡块353，当所述活动轴35呈现水平状态后，所述止挡块353可阻止所述驱动轴套11继续下移。

作为优选的实施方式，本实施例在所述采集腔26的外侧开口处还设置有可开启的封堵装置；如图11-15所示，所述封堵装置包括：安装槽，安装槽位于所述采集腔26的外侧开口端，所述安装槽的尺寸大于所述采集腔26的开口尺寸，所述安装槽所在的平面垂直于所述采集腔26的轴向；挡板22通过旋转轴23安装在所述安装槽内，适宜沿所述旋转轴23的轴向进行旋转，当所述挡板22位于竖直方向时对所述采集腔26的外侧开口形成密封，当所述毛细管束推动所述挡板22旋转时，所述采集腔被开启，当所述挡板22呈水平状态时，所述采集腔26完全开启。本实施例中所述旋转轴23位于所述安装槽的底部，安装在所述插槽28中，本实施例所述旋转轴的表面设置为弹性材料，如橡胶材料，当其安装在所述插槽28中时，所述旋转轴与插槽28之间呈现胀紧状态，使得旋转轴与插槽28之间不会随意发生相对转动，只有在外力推动下才可发生相对旋转。挡板22与所述旋转轴23固定连接。

作为进一步优选的实施方式，本实施例在所述挡板22朝向所述采集腔26 的一侧设置有两个侧板25，所述侧板25呈直角三角形，垂直于所述挡板22 设置，所述侧板25的一条直角边位于所述挡板22上，另一条直角边与所述挡板22垂直。两个侧板25分别位于所述采集腔26的水平方向的两侧。在所述安装槽内且位于所述采集腔26两侧的外壁上对应设置有用于侧板25活动的活动槽27。所述封堵装置还包括弹性过滤网24，所述弹性过滤网24的第一侧边固定安装在所述安装槽的顶壁上，且位于所述挡板22的内侧；与所述第一侧边相对的第二侧边固定安装在所述挡板22朝向所述采液腔的一侧壁面上且位于所述侧板25的上方，所述弹性过滤网24沿水平方向上的宽度大于两个侧板 25间的距离且小于挡板22的横向宽度；所述弹性过滤网24的网孔孔径为1-25 微米本实施例中所述弹性过滤网24为尼龙网或玻璃纤维网。本实施方式中，所述挡板22适宜由竖直方向旋转至水平方向，在竖直状态下，所述挡板22对所述采液腔形成封堵，此时所述弹性过滤网24呈蜷曲状态且位于安装槽内；在水平状态下，所述弹性过滤网24被打开，所述三角形侧板25垂直于所述挡板22的直角边的顶端对弹性过滤网形成支撑，使得弹性过滤网24处于形变拉伸的状态，此时间隙水可通过弹性过滤网24上的透水孔进入所述侧板、弹性过滤网和挡板形成的腔体。作为优选的实施方式，所述挡板22处于水平状态时，所述侧板25垂直于所述挡板22的直角边的顶端与所述安装槽的顶面之间的间隙设置为0.2-0.4mm。本实施例中所述采集腔26的内径比所述毛细管束3 的外径大0.5-1mm；所述两个侧板25间的距离比所述采集腔26的直径大 0.8-1mm。所述毛细管束3的直径优选为1.8-2.2cm，作为可选择的实施方式，本实施方式中所述的毛细管束3的直径也可以设置为4-5mm，从而使其适用于小容量采样。本实施例中所述活动槽与所述活动槽同侧的所述安装槽的侧壁之间的距离为1mm。

本实施例中所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置的工作过程为：

在使用时，将所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置插入沉积物中，初始状态下所述挡板22对所述采液腔的外侧开口形成密封，此时推动所述驱动轴套11下移，推动所述空心管34带动所述集液仓32和毛细管束3向所述筒体外部移动，移动过程中，毛细管束3推动所述挡板22旋转，挡板22由竖直状态旋转至水平状态，间隙水先经由弹性过滤网24进入侧板25、弹性过滤网24 形成的空间中，间隙水经过所述毛细管束3进入集液仓32，此时通过抽液管 33抽出集液仓32中的液体，即可完成间隙水的采集。本实施方式中通过设置挡板22、侧板25和弹性过滤网24，在毛细管束3的进液口处形成一个空间，为间隙水的快速渗透创造条件，通水还可防止毛细管束3的进液口直接与大量沉积物接触，避免因沉积物中的大颗粒、大块胶黏物质贴附在毛细管束3的开口处形成堵塞。在完成一次样品采集后，可将所述采集装置取出，经过清洗后用于下一次样品采集。

除了上述实施例1-4中的湖库底泥间隙水实时原位采集装置，本实施方式还提供了一种湖库底泥间隙水实时原位监测装置，所述湖库底泥间隙水实时原位监测装置包括实施例1-4任一所述的湖库底泥间隙水实时原位采集装置；除此之外，还包括：测试仓，所述测试仓设置有多个，多个所述测试仓与多个所述集液仓32一一配套设置；每根所述抽液管33的进水端与一个所述集液仓32 连通，出水端与一个所述测试仓连通；在所述测试仓内安装有监测装置，所述监测装置可以是现有的任意水质指标监测装置，其监测指标可以为营养盐、有机物、溶解氧、重金属、叶绿素等水质指标的任意一种或者多种。作为可选择的实施方式，所述监测装置也可采用现有技术中的光谱检测仪，用于检测间隙水的光谱特征。所述湖库底泥间隙水实时原位采集装置还设置有监测终端，所述监测终端通过无线的方式与所述监测装置连接设置，接收所述监测装置传递的数据。所述监测终端可以为手机或者计算机。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种湖库底泥间隙水实时原位采集装置，其特征在于，包括：

筒体，在所述筒体内设置有采集腔，所述采集腔的外侧开口与筒体外部相连通；

毛细管束，初始状态下放置于所述采集腔内，所述毛细管束的一端开口朝向所述筒体外部；

集液仓，与所述毛细管束的另一端开口连通设置；

抽液管，一端开口与所述集液仓连通设置，另一端开口与抽液装置连通；

推进机构，与所述毛细管束连接，带动所述毛细管束向所述筒体外部移动。

2.根据权利要求1所述的湖库底泥间隙水实时原位采集装置，其特征在于，在所述筒体的中轴处设置有操作腔，所述采集腔位于所述筒体的侧壁上且与所述操作腔相连通，所述采集腔沿所述筒体的横向设置且沿竖直方向设置有多个，在每个所述采集腔内设置有一根毛细管束，每根所述毛细管束的集液仓均与一根独立的抽液管连通设置。

3.根据权利要求2所述的湖库底泥间隙水实时原位采集装置，其特征在于，每个所述毛细管束与对应的集液仓固定连接。

4.根据权利要求1-3任一所述的湖库底泥间隙水实时原位采集装置，其特征在于，在每个所述毛细管束朝向所述筒体外部的一端设置有透水腔室，在所述透水腔室的顶面上设置有过滤网，所述过滤网的孔径为1-25微米；所述腔室沿竖直方向上的截面与所述采集腔相吻合，初始状态下所述腔室位于所述采集腔内，对所述过滤网形成密封。

5.根据权利要求4所述的湖库底泥间隙水实时原位采集装置，其特征在于，位于所述毛细管束上部的毛细管通道的一端开口与所述透水腔室连通，另一端开口与集液仓连通；位于所述毛细管束下部的毛细管通道的一端开口与所述透水腔室连通，另一端开口与排泥仓连通，与所述排泥仓连通设置有排泥管道。

6.根据权利要求1-5任一所述的湖库底泥间隙水实时原位采集装置，其特征在于，还设置有空心管，所述空心管沿竖直方向设置且位于所述筒体的操作腔内，所述空心管与所述集液仓固定连接，同时与所述推进机构连接，所述推进机构推动所述空心管并带动所述毛细管束进行移动；所述抽液管的一端贯穿所述空心管的侧壁并与所述集液仓连通，另一端贯穿所述空心管的顶端延伸至所述筒体的外部。

7.根据权利要求6所述的湖库底泥间隙水实时原位采集装置，其特征在于，所述空心管设置有四根，四根所述空心管相对于所述筒体轴向的圆周方向均匀分布，在每根所述空心管外侧对应的筒体上设置有一竖排采集腔，每根所述空心管与对应的所述一竖排采集腔中的集液仓固定连接。

8.根据权利要求1-3任一所述的湖库底泥间隙水实时原位采集装置，其特征在于，在所述采集腔的外侧开口处设置有可开启的封堵装置；所述封堵装置包括：

安装槽，位于所述采集腔的外侧开口端，所述安装槽的尺寸大于所述采集腔的开口尺寸；

挡板，通过旋转轴安装在所述安装槽内，适宜沿所述旋转轴旋转，当所述挡板位于竖直方向时对所述采集腔形成密封。

9.根据权利要求8所述的湖库底泥间隙水实时原位采集装置，其特征在于，所述挡板的底边固定安装在所述旋转轴上，在所述挡板朝向所述采集腔的一侧设置有侧板，所述侧板呈三角形且垂直于挡板设置，在所述采集腔两侧的侧壁上对应设置有用于侧板运动的活动槽；

所述封堵装置还包括弹性过滤网，所述弹性过滤网的第一侧边固定安装在所述安装槽的顶壁上；与所述第一侧边相对的第二侧边固定安装在所述挡板朝向所述采集腔的一侧壁面上且位于所述侧板的上方，所述弹性过滤网沿水平方向上的宽度大于两个侧板间的距离；在所述弹性过滤网的孔径为1-25微米。

10.一种湖库底泥间隙水实时原位监测装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的湖库底泥间隙水实时原位采集装置；还包括：

测试仓，与所述集液仓配套设置；所述抽液管的进水端与所述集液仓连通，出水端与所述测试仓连通；

监测装置，安装在所述测试仓内；

监测终端，与所述监测装置连接设置，接收所述监测装置传递的数据。

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