[发明专利]海底沙波沉积物取样装置及方法

权利要求书

1.一种海底沙波沉积物取样装置的取样方法，其特征在于包括以下步骤：

S1.将取样装置贯入硬质砂质海床：

海底沙波沉积物取样装置包括提取部和采样部，采样部与提取部之间活动连接，提取部包括数根沿竖直方向平行设置的钢管连接杆和沿钢管连接杆的轴向设置的数个环形储沙仓，环形储沙仓设置在数根钢管连接杆之间，环形储沙仓内设有环形的腔体，环形储沙仓的环形侧壁与其外部的数根钢管连接杆固定连接，环形储沙仓的顶部呈开口状，环形储沙仓的底部设有环形孔；

所述采样部包括数个沿竖直方向设置的采样单元，采样单元包括圆板Ⅰ和圆板Ⅱ，圆板Ⅰ位于圆板Ⅱ的上方，圆板Ⅰ和圆板Ⅱ之间通过位于中心的圆板连接杆固定连接，圆板Ⅰ和圆板Ⅱ位于环形储沙仓内，圆板Ⅰ和圆板Ⅱ的尺寸小于环形储沙仓的内壁尺寸，圆板Ⅱ的尺寸大于环形储沙仓底部的环形孔的尺寸，相邻两采样单元之间的圆板连接杆之间通过紧固件连接，各钢管连接杆上部之间固定连接有固定板，位于最上方的采样单元的圆板连接杆顶端与固定板滑动连接；

将该取样装置投放至海底的过程中，该装置在自重作用下贯入至沙体内，贯入过程中，由于提取部和采样部的重量和底面积不同，所受贯入阻力不同：提取部中的钢管连接杆自重大，底面积小，贯入深度大；采样部中的圆板自重小，底面积大，贯入深度小，因此提取部和采样部之间产生相对位移，每一个采样单元的相邻圆板之间的空间两侧脱离环形储沙仓侧壁的阻挡，暴露于沙波之中，沙波进出相邻两圆板之间的空间，在沙波迁移后，两圆板之间被砂体充满；

设砂质沉积物采样杆所在位置的沙波坡角为θ，观测时长为T，沙波迁移速率为v，环形储沙仓的高度为H，环形储沙仓的直径为D，相邻两环形储沙仓之间的间距为L，则在观测开始后的t时刻，观测点处沙波高程变化量Δh＝vt·tanθ，开始观测后的t时刻进入砂质沉积物采样杆的沉积物总容积为：

S2.取样装置和沙波土样的回收：

将钢管连接杆向上提起，由于采样部和提取部之间相对独立，提取部的钢管连接杆先于圆板被提起，当钢管连接杆带动环形储沙仓底部向上运动至其底部的圆环与圆板接触时，圆板收到向上的推力开始被提起，此时一个采样单元的两圆板完全进入钢管环形储沙仓内，钢管环形储沙仓的侧壁与两相邻圆板之间形成相对闭合空间，两圆板之间的砂体被封闭在钢管环形储沙仓内，钢管连接杆1被提起的过程中，将处于两圆板之间的砂质沉积物一同采集提起；

设沉积物的浮容重为γ，砂质沉积物取样杆的自重为x(kg),要成功回收沉积物样品，则作用在砂质沉积物取样杆上的向上的拉力至少需要F(t)＝(V(t)·γ+x)·g,其中g为当地的重力加速度。

2.根据权利要求1所述的取样方法，其特征在于：所述各采样单元之间的圆板连接杆为一体式结构。

3.根据权利要求1所述的取样方法，其特征在于：钢管连接杆(1)的外侧设有控制其高度的机械抓环(2)。