[发明专利]一种保真层理沉积物采集器

说明书

本发明公开了一种保真层理沉积物采集器，属于环境监测、环境治理及沉积物样本采集技术领域。该装置主要由振动机构、排水密封器、采样管、管卡、堵头机构、电缆、堵头机构缆绳、振动器缆绳组成。通过直流振动电机提供高频率的振动力，带动采样管振动，使得采样管周围沉积物“液化”，采样器均匀下沉，实现深层理的沉积物采集。其中排水密封器和堵头机构实现上封下堵，避免了样品的流失，减少了对采集到的沉积物样本的扰动。本发明的有益效果是实现内陆水域层理性沉积物样本采集，提高样品的代表性和保真性，具有样品代表性强、设备轻便、操作简单、造价低等特点。

技术领域

本发明属于环境监测、环境治理及沉积物样本采集技术领域，涉及到水库、湖泊、河流等内陆的沉积物样本采集，特别涉及到内陆水域的深水下的层理性沉积物样本采集。

背景技术

水库运行50、60年后，各种污染物蓄积在水底，以沉积物形式存在，厚度达半米以上，呈现出明显的分层现象且较为稀软。沉积物逐年积累造成的环境问题越来越突出，沉积物样本的采集是研究水体污染蓄积过程和污染风险的第一步。

目前广泛用于水底沉积物取样的设备主要有抓斗式采泥器，重力式沉积物采样器和振动式沉积物采样器等。其中，抓斗式采泥器只能采集表层沉积物，使用时会对样品产生较大的扰动，破坏了沉积物原始的存在形态，仅适合于沉积物样品的综合采样调研。重力式沉积物采样器依靠仪器本身的重力贯入沉积物中，取样的深度取决于配重的重量，取样深度较为被动，采样器整体重量较大，使用时需要借助绞车，加大了工作人员的劳动强度；且由于此种采样器重量集中在上部，采样时容易产生倾斜，导致采集不到沉积物样品，采样成功率低；该采样器依靠橡胶浮力阀和花瓣式堵头来实现采样管的上封下堵，浮力阀密封效果较差，花瓣式堵头对采集过程中样品的边界扰动较大，若采集到的沉积物过于稀软，样本还会从花瓣式堵头漏出，造成样品的流失。振动式沉积物采样器采用振动方式，利用各种形式的振动器带动采样管振动进入沉积物中获取相应沉积物样品，采样效率相比前两种仪器显著提高。例如丹麦KC-Denmark公司生产的HAPS振动器，可以搭配在相应的沉积物柱状取样器上使用，以振动的方式采集沉积物样品，重量达到168kg，操作起来非常不方便，同样需要借助绞车，其所配有的支架难以在水库稀软的沉积物中站立，且会对采样点附近的沉积物产生较大的扰动；中国发明专利授权公告号101713709公开了一种液体振动取样器，利用海水作为振动器的能量源，从而以振动方式进行沉积物取样，但是这种取样器需要配备较大的气仓，以储备流进来的水，而且该采样器的振动频率不可以进行调节。美国的SDI公司生产了一种声波振动采泥器，单是采样头重量就达到35kg，重心集中在上部，采样过程中受到水流的扰动时该设备容易发生倾斜，无法准确采集到垂直的样本，甚至造成取样失败。为解决此问题该型采泥器在采样管下部增加了圆形配重、在振动机构旁加了两个浮球来克服重心过高和容易倾倒的问题，这导致了设备整体重量的进一步增加，增大了操作的难度；同时底部的配重会压缩表层稀软的沉积物，造成了样品的扰动；且该设备价格较高，约为50万人民币，这就增大了水库沉积物调查的成本，推广性较差；该设备采样管底部的封堵同样采用花瓣式堵头，在进入沉积物的过程中对边界的扰动很大，样品的保真性难以得到保证。在一般水库的沉积物采样调查中，采样船只多为小型船只，并没有专用的大型绞车等设备，若采用重力式或振动式采泥器，由于这几种设备重量都较大，很难通过人工进行操作采样，所以在水库的沉积物采集中设备轻便很重要，能够通过人力方便快捷完成取样工作，以适应各种野外复杂情况、采样条件有限的实际采样环境。

显然，前述设备均不能满足内陆水域层理性沉积物样品的采集，尤其是采样管上部的密封装置和下部的堵漏装置效果较差，难以获取保真性较好的沉积物样品。需要研发适用于内陆水域的保真层理性沉积物采样器。

本发明专利受到“国家自然科学基金仪器基础专项-水源水库水质多维保真采样设备项目(51327004)”的资助。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种保真层理沉积物采集器，使其适用于内陆水域层理性沉积物样本的采集。

本发明的技术方案是：