[发明专利]一种用于河道污染物输移模拟的三维取样方法

说明书

技术领域

本发明属于环境水利工程研究的技术领域，涉及一种用于河道污染物输移模拟的三维取样方法。采用该取样方法及所设计的取样装置，能够沿着污染团的输移路径同时采取监测断面上不同水深、不同起点距处的水样，继而形成河道污染物浓度三维分布图。

背景技术

近年来突发性水污染事件频发，进行河流中污染物扩散规律研究显得尤为重要。污染物扩散现场试验是通过在上游释放示踪剂，并对下游采集的水样进行分析，通过水样的数据结果来确定不同污染物的扩散规律。在河道污染物输移过程中，由于受到的自然因素影响十分复杂，所以获得的结果往往是多种因素引起的综合性结果。目前在污染物输移的研究方面，室内模型试验及数学模型计算都存在着一定的局限性(顾佩玉，严履.水环境研究和水质模型概述[J].交通环保，1988，Z1:13-20)。因此，为了研究河流中污染物质的混合、输移、转化在时间和空间上分布、变化的规律，进行污染物输移的现场试验是十分必要的。

在污染物输移的现场试验中，既要实现水样的定点采取，同时还要使所取的样品具有真实性，这就要求取样装置能满足安全、易操作、取样时间短、取样位置精确、对河水流场扰动尽可能小等多方面要求。同时，要想使水样数据客观地反映出水体的水质变化规律，除了要求水质分析方法要有足够的精密度、准确度和灵敏度外，还要求所采取的水样要有足够的代表性。然而，目前绝大部分的水质监测在取样时仍无法实现多点水样的同时采取(周慰祖.水质监测取样方法的探讨[J].水文，1984，01:50-54)。水质现场监测过程中还存在所取的断面偏少，监测手段过于单一，信息流通量不够等问题(白光明，兴安，朝鲁门.黄河水质监测的分析方法研究[J].北方环境，2013，01:124-126)，无法保证所取水样的真实性和代表性。

现场试验通常是在真实河道上实施取样方案，在取样过程中，往往是通过搭建水上取样系统来实现水样的采取。取样系统一般包括水上操作平台和所配备的各种监测仪器。目前常用的取样系统有单充气船取样系统、双缆线取样系统、双管道取样系统等，但由于试验技术的限制，在取样过程中难以达到取样过程中各个要求间的有效统一。如单充气船取样系统在取样过程中，试验人员通过船桨划船到达取样点，而船桨会扰动流态，破坏流场，使所取样品不具代表性；双缆线取样系统和双管道取样系统虽然避免了在取样过程中对水体的扰动，但其试验装置复杂、建设成本高、建设周期长、可移动性差，从而降低了取样、监测的效率。

尤其应该注意的是，污染物的输移试验需要监测不同断面上多位置处水样的水质参数。这要求对同一断面不同起点距和水深处水样采取所用的时间间隔必须足够短，这样监测的结果才能代表该断面同一时间污染物的分布情况。目前国内外最普遍的水质取样方法就是吊桶打水取样，由于这种方法有很大的随机性，因此在大多数情况下，尤其在污水非稳定排放情况下，所取到的水样往往缺乏代表性和真实性，得到的分析数据与真实情况有一定差距(陈耀章，张家芳，庄捷，许栋.S－700自动水质取样器的研制[J].石油化工环境保护，1995，01:8-11+60)。同时，目前绝大多数采样系统所配备的取样装置一般为单点取水，取样器在取样过程中，每取样一次后，都需清洗取样器，然后才能进行下一个取样，取水效率低。而要实现多个水样的同时采取，往往是通过增加人力进行多人操作的方法来实现的(白光明，兴安，朝鲁门.黄河水质监测的分析方法研究[J].北方环境，2013，01:124-126)。此外，传统取样装置体积较大，在取样过程中，仪器要放入水下，这可能会对取样位置处的流场产生较大的扰动。

本申请者设计的三维取样方法，能够适应不同河道环境的水样采取工作。该方法通过对取样装置的控制，实现跟随污染团的路径行驶，有助于更好地观测污染物的输移规律。本发明设计的三维取样方法需要应用相应的取样装置，该取样装置的操作平台由双体船与木板搭建连接，两双体船之间的设备不与水体直接接触，而双体船的位置则由试验人员通过固定在河岸的工字轮收、放缆绳来进行控制，有效地避免了船体在移动过程中对水体的扰动。同时设计的三维取样装置配备了自行研制的多点取样器，该装置取样器操作简单，没入水体体积小，能够同时满足安全、易操作、对河水流场小扰动等多方面的要求，并实现了对多个采样点同时、快速取样，减小了取样过程中的先后误差，保证了所取水样的代表性和真实性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于河道污染物输移模拟的三维取样方法。

本发明的技术方案如下：