CN113218692B - 一种地理水底沉积物采样器及采样方法 - Google Patents
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Abstract
一种地理水底沉积物采样器，其特征在于，包括框体(1)、兜底部(2)、取样部(3)、提手部(4)；一种地理水底沉积物采样方法，其利用地理水底沉积物采样器以进行，其包括准备步骤、兜底步骤、提出步骤、取样步骤。
Description
技术领域
本发明涉及地理水底沉积物采样的技术领域，具体为一种地理水底沉积物采样器及采样方法。
背景技术
潮滩沼泽是一个独特的湿地类型，处于陆地与海洋、河流和湖泊等水体相互作用的地带，具有较大的地理学研究价值。潮滩沼泽有机质含量丰富，同时也是对全球变化和人类活动影响极为敏感的生态系统之一。潮滩沼泽沉积物的生物地球化学过程是自然地理学、生态学、土壤学和环境科学共同关注的热点，而潮滩沼泽沉积物的研究必然以获取大量准确可靠的沉积物样品为前提。
潮滩沼泽长期处于间歇性淹水的状态，使得沉积物多是软塑状淤泥。同时沉积物中混有大量的根系和动植物残体，这些特征均使得潮滩沼泽沉积物不易采集，尤其是保持原状地进行采集。潮滩沼泽沉积物在空间上存在明显的异质性，尤其在地表以下0-1m深度范围内，沉积物密度、含水率、孔隙度、含氧量(DO)、酸碱度(pH)和氧化还原值(Eh)等物理化学特征均会随深度发生较大的改变。因此，在进行河口潮滩湿地沉积物分析时，通常需要采集地面以下1m左右完整的沉积物土芯，对不同深度的土样进行充分地分析比较，才能取得较有意义的研究成果。
传统的潮滩沼泽沉积物采样器一般包括手柄、取样管以及活塞推杆。取样管为不锈钢管，一端与手柄连接，活塞推杆与不锈钢管相匹配。取样方法是将取样管垂直插入潮滩沉积层中，待一定深度后，垂直取出取样管，从取样管顶部插入活塞推杆，并将土样“推出”，随后对沉积物进行切割分层，将各分层沉积物保存在密封袋中，带回实验室。如此采样具有很多弊病：一是无法保持各个不同深度的土层原样，事实上基本每个样品都无法保持原状。二是没有从底部承托方式，实际上只有整体样品较干，或者最深处样品较干时，才能够有效取样，否则提出取样管时，样品整体掉落了，无法取得，三是只能在深部比较干时取样，则要让取样器深入足够深度，非常困难，不要说用塑料材质，即使使用钢板等，也无法在深部较干，还有诸多植物根系和动植物残体时进行有效取样，往往十取九不得，所取得样品也难以反映现实情况。三是，由于二的原因，有效采样深度往往只能达到30-50cm。且采样过程中，细窄的桶形钢管往往不易切断植物根系，导致采样失败，严重时甚至损坏仪器；四是，活塞推杆“推出”沉积物土芯时，在操作上不易控制，常会破坏沉积物的结构性状，最坏情况使得土芯样品的垂直分层和天然沉积物的不一致；尤其是，该采样方式获得的土芯，一般只能通过离心机高速“离心”获取孔隙水，但这种“离心”获取孔隙水的方法会“氧化”部分还原物质，使得部分孔隙水指标值失真。五是，即使只想取某一深度的沉积物样品，也必须将沉积物全部“挤出”后才能获得，且容易毁坏整体样品，或者所取样品并不是所需要的深度的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地理水底沉积物采样器及方法，其同时解决了前述的四个问题，一是保持各个不同深度的土层原样，二是通过很简单的方式就解决了底部承托的问题，保证了样品不掉落，第三，取样够深，且完全摒弃了活塞推出的不利方式，这种方式是本申请独创，没有现有技术启示。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种地理水底沉积物采样器，其特征在于：包括框体1、兜底部2、取样部3、提手部4。
框体是由第一面11、第二面12、第三面13和第四面14的钢板围成的空心长方体，且横截面为长方形；第三面13向前方，且取样部3位于第三面表面上。
兜底部2包括第一槽21、插片22、底槽23、第二槽24，第一槽位于第一面内侧且从第一面最上沿延伸到与底槽相接触，第二槽位于第二面内侧且其下缘与第一槽下缘平行，向上延伸30-50cm，第一槽和第二槽左右都有突出表面且向内反扣的勾边且适于插片插入固定；底槽是第三面和第四面上各有一个且相互对称，任意一个底槽的上缘和下缘都突出表面，任意一个底槽的上缘向下反扣且下缘向上反扣，对称的两个底槽之间适于插片插入固定。
取样部3包括取样口31、覆钢片32、下止槽33、固定螺丝34；覆钢片比第三面的钢板长度短10-15cm，宽度小1-2cm，被固定螺丝固定在第三面外侧且其长边竖直，第三面上具有从上之下均匀分布的多个椭圆形开口的取样口，下止槽焊接在第三面外侧下部，以向上反扣的方式从底部托住覆钢片；所述固定螺丝均匀地分布在覆钢片两侧边缘处。
提手部4包括上孔41、反扣42、阔部43、把手44，两个上孔分别位于第三面上缘下方和第四面上缘下方，且两个上孔上缘均水平，两个提手部下方各具有一个向内的反扣，用于和上孔配合，两个提手上部均呈宽度较宽的阔部；两个提手部上部均有一个工程塑料制的把手。
进一步地，所述第一面、第二面、第三面、第四面、第一槽、底槽、第二槽、覆钢片、下止槽、提手部均为1mm厚不锈钢板制成，所述插片为0.6-0.8mm不锈钢板制成；任意一个底槽的上缘和下缘之间的宽度不大于3-5mm；任意一个底槽的上缘和下缘突出第三面和第四面的表面至少3mm高；所述取样口的椭圆状，长轴位于水平方向；所述框体的四个面是边缘互相搭接后焊接或者螺栓连接；所述上孔上缘和反扣的内侧均呈粗糙表面；所述提手部呈上宽下窄的梯形，把手被螺栓固定在提手部上缘；插片长度在1.2-1.4m之间，宽度适于和第一槽、第二槽和底槽配合，插片下部边缘打磨薄，插片上部边缘具有工程塑料制成的握持部；第一面、第二面、第三面、第四面上距离底槽最低处1m的位置均画有颜色显眼的水平标志线。
一种地理水底沉积物采样方法，其利用如前所述的地理水底沉积物采样器以进行，其特征在于：(1)准备步骤：将采样器整体清洗晾干，将覆钢片装好，选取取样位置，将框体竖直插入取样位置，用提手部的反扣部顶在框体的任意上缘处，直至水平标志线与取样处地面差距在1cm以内；(2)兜底步骤：将插片插入第一槽内，直至其上的1.2m标志线都进入到第一槽内，如果不能插入此位置，回到步骤(1)并更换取样位置；如果1.2m标志线都进入到第一槽内，则进入步骤(3)；(3)提出步骤：用提手部分别勾住两个上孔，将框体整体竖直拔出，竖直放在平整地面上，并从第二面和第四面夹持固定，防止倾倒；(4)取样步骤：卸掉全部固定螺丝，拿下覆钢片，从每个取样口取出多个样品并记录，用于后续分析检测。
现有技术未见有切合实际的类似取样器，以CN105067379A为例，其采样器经我们实践，发现很难实际运用：其为一种便携式潮滩沼泽沉积物采样器，其包括中空的采样管、扶手、封端板、一根或若干根钢丝绳，所述采样管下端侧壁上开设有与所述钢丝绳数量相适应的小孔，所述钢丝绳下端经所述小孔从所述采样管外侧穿入所述采样管中并与所述封端板连接，以当所述钢丝绳被向上拉紧时，牵动所述封端板旋转封住所述采样管的下端面；所述采样管的侧壁上开设有多个大面积的镂空孔；所述采样管上部连接所述扶手。所述采样管下端侧壁向内设有用于卡住所述封端板的限位栓钉，以当所述封端板向下翻转到一定角度时卡住所述封端板。所述采样管横截面为矩形，所述封端板为与所述采样管横截面相适应的矩形。
我们按其要求试制了该采样器，其采样器未写明什么材质，而过软的材质无法实现很深的地方取样，其侧面设置的钢丝绳，非常影响采样器的下插，实际上此种采样器最少要插进50cm，这里的外侧钢丝绳，又没有容纳办法，经常卡住，难以应用。所述“当所述钢丝绳被向上拉紧时，牵动所述封端板旋转封住所述采样管的下端面”难以实现，因为现实中采样器插入底部，并没有供其旋转的实际空间，这里旋转要挤开很大提及的泥土。扶手也很难用，很多时候，采样器全部插入泥沼中，扶手位置就过低，接近地面了，这时岸边的人很难够到扶手。总之该申请问题很多，完全无法实际运用，我们通过重新设计，使得采样器切合实际，能起到比较好的采样效果。
本申请相较现有技术，有诸多非显而易见的优点：一是，解决了猜测开孔不利于取样，但又是后续取样的必须问题，用事先封闭，事后可拆的侧面板解决了该问题，二是，巧妙地使用兜底部的厚度合适的钢板的硬度和韧性，比较好滴解决了插入后底部无法支撑的问题，使得整个样品能被相对稳定的取出，三是，加长的提手部使得能在一定高度操作取样器，取出更加方便了，比现有技术的，操作时明显适应性更强。
附图说明
图1为本发明的俯视图和两种突出不同部件的正视图。
图2为本发明的突出显示兜底部的正视图。
图3为本发明的突出显示取样部和提手部的正视图。
图4为提手部部件的示意图。
图中各附图标记指代：1、框体，11、第一面，12、第二面，13、第三面，14、第四面，2、兜底部，21、第一槽，22、插片，23、底槽，24、第二槽，3、取样部，31，取样口，32、覆钢片，33、下止槽，34、固定螺丝，4、提手部，41、上孔，42、反扣，43、阔部，44、把手。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-4，本发明提供的一种地理水底沉积物采样器，其特征在于：包括框体1、兜底部2、取样部3、提手部4。
框体是由第一面11、第二面12、第三面13和第四面14的钢板围成的空心长方体，且横截面为长方形；第三面13向前方，且取样部3位于第三面表面上。这里还是采取截面矩形的采样器，适于在滩涂等地取样。为了更耐用，框体可进行防腐处理，但是不能用漆。
兜底部2包括第一槽21、插片22、底槽23、第二槽24，第一槽位于第一面内侧且从第一面最上沿延伸到与底槽相接触，第二槽位于第二面内侧且其下缘与第一槽下缘平行，向上延伸30-50cm，第一槽和第二槽左右都有突出表面且向内反扣的勾边且适于插片插入固定；底槽是第三面和第四面上各有一个且相互对称，任意一个底槽的上缘和下缘都突出表面，任意一个底槽的上缘向下反扣且下缘向上反扣，对称的两个底槽之间适于插片插入固定。兜底部的设计是申请主要构思所在，这里主要是申请人在自行研究不同厚度的钢板性质发现的，0.6-0.8mm的钢板，承托性够用，然后又比较容易弯折，能够进行这种应用，这里第一和第二面距离不少于7cm，过小不利于插片弯折，这里第一槽，底槽，第二槽的连续设置，使得插片插入厚，下部弯曲并进入第二槽，底部形成了弯曲的承托，使得样品不会掉落。
取样部3包括取样口31、覆钢片32、下止槽33、固定螺丝34；覆钢片比第三面的钢板长度短10-15cm，宽度小1-2cm，被固定螺丝固定在第三面外侧且其长边竖直，第三面上具有从上之下均匀分布的多个椭圆形开口的取样口，下止槽焊接在第三面外侧下部，以向上反扣的方式从底部托住覆钢片；所述固定螺丝均匀地分布在覆钢片两侧边缘处。如何使不同深度的样品被较好的取样呢？这里如此进行设置，比起现有技术强得多，现有技术中预留孔部，但是没有遮挡，不但下插和拿起都受影响，而且拿出来之后，直接就会渗水和掉落土样，本申请到取样时取出，不取时保持取样部固定，样本没有掉落和渗出的问题。
提手部4包括上孔41、反扣42、阔部43、把手44，两个上孔分别位于第三面上缘下方和第四面上缘下方，且两个上孔上缘均水平，两个提手部下方各具有一个向内的反扣，用于和上孔配合，两个提手上部均呈宽度较宽的阔部；两个提手部上部均有一个工程塑料制的把手。这个提手部分离有好处，兼顾下压和提起，取样时，可以对框体上缘施加压力下压到位，提取时，由于提手部有一定长度，比现有技术中贴在框体上的杆好用的多，不用操作者贴在地上操作。
进一步地，所述第一面、第二面、第三面、第四面、第一槽、底槽、第二槽、覆钢片、下止槽、提手部均为1mm厚不锈钢板制成，所述插片为0.6-0.8mm不锈钢板制成；任意一个底槽的上缘和下缘之间的宽度不大于3-5mm；任意一个底槽的上缘和下缘突出第三面和第四面的表面至少3mm高；所述取样口的椭圆状，长轴位于水平方向；所述框体的四个面是边缘互相搭接后焊接或者螺栓连接；所述上孔上缘和反扣的内侧均呈粗糙表面；所述提手部呈上宽下窄的梯形，把手被螺栓固定在提手部上缘；插片长度在1.2-1.4m之间，宽度适于和第一槽、第二槽和底槽配合，插片下部边缘打磨薄，插片上部边缘具有工程塑料制成的握持部；第一面、第二面、第三面、第四面上距离底槽最低处1m的位置均画有颜色显眼的水平标志线。这里标志线例如是红色。为了第三面不好处理，第三面可以不画。第三面或者第四面上可以嵌入多块聚碳酸酯的透明材料部，用于不同高度的观察。
实施例2
一种地理水底沉积物采样方法，其利用如前所述的地理水底沉积物采样器以进行，其特征在于：(1)准备步骤：将采样器整体清洗晾干，将覆钢片装好，选取取样位置，将框体竖直插入取样位置，用提手部的反扣部顶在框体的任意上缘处，直至水平标志线与取样处地面差距在1cm以内；这样可以基本保证取样足够深度的样品，优选地，例如是水平标志线与取样处地面平行；(2)兜底步骤：将插片插入第一槽内，直至其上的1.2m标志线都进入到第一槽内，如果不能插入此位置，回到步骤(1)并更换取样位置；如果1.2m标志线都进入到第一槽内，则进入步骤(3)，这里1.2m标志线都进入到第一槽内，可以保证插片前部进入了第二槽内，当然也可以1.3m或者1.4m标志线进入，这样保证了更多的插片前部进入第二槽，承托性更好；(3)提出步骤：用提手部分别勾住两个上孔，将框体整体竖直拔出，竖直放在平整地面上，并从第二面和第四面夹持固定，防止倾倒，这里夹持固定是特制的架子，例如是左右各一个，分别顶住第二面和第四面，采样器底部可以放在一个聚酯的槽内，防止和地面接触污染；(4)取样步骤：卸掉全部固定螺丝，拿下覆钢片，从每个取样口取出多个样品并记录，用于后续分析检测。这里为了防止覆钢片拿下，样品或者里面的水流出渗出，可预先准备一些大于取样口的塑料片，例如是透明的，拿下覆钢片时向上慢慢提起，露出一个取样口，就用塑料片粘接堵住，要取样时，拿掉对应的塑料片，然后再粘上。所述粘接粘在外侧第三面表面上。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (3)
1.一种地理水底沉积物采样器，其特征在于：
包括框体(1)、兜底部(2)、取样部(3)、提手部(4)；
所述框体是由第一面(11)、第二面(12)、第三面(13)和第四面(14)的钢板围成的空心长方体，且横截面为长方形；第三面(13)向前方，且取样部(3)位于第三面表面上；
所述兜底部(2)包括第一槽(21)、插片(22)、底槽(23)、第二槽(24)，第一槽位于第一面内侧且从第一面最上沿延伸到与底槽相接触，第二槽位于第二面内侧且其下缘与第一槽下缘平行，向上延伸30-50cm，第一槽和第二槽左右都有突出表面且向内反扣的勾边且适于插片插入固定；底槽是第三面和第四面上各有一个且相互对称，任意一个底槽的上缘和下缘都突出表面，任意一个底槽的上缘向下反扣且下缘向上反扣，对称的两个底槽之间适于插片插入固定；
所述取样部(3)包括取样口(31)、覆钢片(32)、下止槽(33)、固定螺丝(34)；覆钢片比第三面的钢板长度短10-15cm，宽度小1-2cm，被固定螺丝固定在第三面外侧且其长边竖直，第三面上具有从上之下均匀分布的多个椭圆形开口的取样口，下止槽焊接在第三面外侧下部，以向上反扣的方式从底部托住覆钢片；所述固定螺丝均匀地分布在覆钢片两侧边缘处；
所述提手部(4)包括上孔(41)、反扣(42)、阔部(43)、把手(44)，两个上孔分别位于第三面上缘下方和第四面上缘下方，且两个上孔上缘均水平，两个提手部下方各具有一个向内的反扣，用于和上孔配合，两个提手上部均呈宽度较宽的阔部；两个提手部上部均有一个工程塑料制的把手。
2.如权利要求1所述的一种地理水底沉积物采样器，其特征在于：
所述第一面、第二面、第三面、第四面、第一槽、底槽、第二槽、覆钢片、下止槽、提手部均为1mm厚不锈钢板制成，所述插片为0.6-0.8mm不锈钢板制成；
任意一个底槽的上缘和下缘之间的宽度不大于3-5mm；任意一个底槽的上缘和下缘突出第三面和第四面的表面至少3mm高；所述取样口的椭圆状，长轴位于水平方向；所述框体的四个面是边缘互相搭接后焊接或者螺栓连接；所述上孔上缘和反扣的内侧均呈粗糙表面；
所述提手部呈上宽下窄的梯形，把手被螺栓固定在提手部上缘；
插片长度在1.2-1.4m之间，宽度适于和第一槽、第二槽和底槽配合，插片下部边缘打磨薄，插片上部边缘具有工程塑料制成的握持部；第一面、第二面、第三面、第四面上距离底槽最低处1m的位置均画有颜色显眼的水平标志线。
3.一种地理水底沉积物采样方法，其利用如权利要求2所述的地理水底沉积物采样器以进行，其特征在于：
(1)准备步骤：将采样器整体清洗晾干，将覆钢片装好，选取取样位置，将框体竖直插入取样位置，用提手部的反扣部顶在框体的任意上缘处，直至水平标志线与取样处地面差距在1cm以内；
(2)兜底步骤：将插片插入第一槽内，直至其上的1.2m标志线都进入到第一槽内，如果不能插入此位置，回到步骤(1)并更换取样位置；如果1.2m标志线都进入到第一槽内，则进入步骤(3)；
(3)提出步骤：用提手部分别勾住两个上孔，将框体整体竖直拔出，竖直放在平整地面上，并从第二面和第四面夹持固定，防止倾倒；
(4)取样步骤：卸掉全部固定螺丝，拿下覆钢片，从每个取样口取出多个样品并记录，用于后续分析检测。
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|---|---|---|---|
| CN202110495287.XA Active CN113218692B (zh) | 2021-05-07 | 2021-05-07 | 一种地理水底沉积物采样器及采样方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113218692B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105067379A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-11-18 | 福建师范大学 | 一种便携式潮滩沼泽沉积物采样器及其采样方法 |
| CN206258275U (zh) * | 2016-11-24 | 2017-06-16 | 华侨大学 | 便携式滨海湿地沉积物采样器 |
| CN208254843U (zh) * | 2018-06-01 | 2018-12-18 | 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 | 一种草原积雪取样测量装置 |
| CN209117405U (zh) * | 2018-11-09 | 2019-07-16 | 浙江中环检测科技股份有限公司 | 一种场地环境调查地下水用采样器 |
| CN111577187A (zh) * | 2020-05-09 | 2020-08-25 | 田欣浩 | 一种用于松散破碎地层的水平定向无粘结性土取样钻具 |
| DE212020000389U1 (de) * | 2020-12-23 | 2021-02-18 | Suzhou Yudeshui Electrical Technology Co., Ltd | Automatisches Probenahmegerät für industrielles Abwasser |
-
2021
- 2021-05-07 CN CN202110495287.XA patent/CN113218692B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105067379A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-11-18 | 福建师范大学 | 一种便携式潮滩沼泽沉积物采样器及其采样方法 |
| CN206258275U (zh) * | 2016-11-24 | 2017-06-16 | 华侨大学 | 便携式滨海湿地沉积物采样器 |
| CN208254843U (zh) * | 2018-06-01 | 2018-12-18 | 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 | 一种草原积雪取样测量装置 |
| CN209117405U (zh) * | 2018-11-09 | 2019-07-16 | 浙江中环检测科技股份有限公司 | 一种场地环境调查地下水用采样器 |
| CN111577187A (zh) * | 2020-05-09 | 2020-08-25 | 田欣浩 | 一种用于松散破碎地层的水平定向无粘结性土取样钻具 |
| DE212020000389U1 (de) * | 2020-12-23 | 2021-02-18 | Suzhou Yudeshui Electrical Technology Co., Ltd | Automatisches Probenahmegerät für industrielles Abwasser |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| A new-type sampler using to collect undisturbed samples of shallow drilling sediment core in the coastal wetland geological surveys;Zhao Guangming等;《China Geology》;20191231;398-399 * |
| 一种可实现不同水深条件下采样的湖泊沉积物柱芯采样装置;李键等;《地球与环境》;20111231;121-124 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113218692A (zh) | 2021-08-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Application publication date: 20210806 Assignee: Shandong Guotai Food Co.,Ltd. Assignor: LINYI VOCATIONAL College Contract record no.: X2024980013594 Denomination of invention: A geographic underwater sediment sampler and sampling method Granted publication date: 20220701 License type: Common License Record date: 20240902 |