專利名稱：一種拉格朗日法水環(huán)境參數(shù)測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種拉格朗日法水環(huán)境參數(shù)測(cè)量方法屬于環(huán)境工程領(lǐng)域，尤其是一種在自然水體中進(jìn)行流動(dòng)采樣的方法。
背景技術(shù)：
在自然水體中進(jìn)行水體采樣，然后通過(guò)化學(xué)或者物理方法進(jìn)行對(duì)水體進(jìn)行分析是一種常用的水環(huán)境工程手段。一般這種采樣由采樣人員乘船進(jìn)行，到各個(gè)預(yù)先設(shè)置的采樣點(diǎn)利用采樣器取水后分析。這樣的采樣方法存在以下缺陷1、需要船只參與，費(fèi)用較高；2、不能對(duì)湖流或洋流進(jìn)行隨水流采樣，如果需要進(jìn)行隨水流采樣，需首先對(duì)湖流或洋流測(cè)得其中的水流方向，然后設(shè)置采樣路線。3、采樣后的水體脫離了原水體的環(huán)境，由于外界溫度和光照等條件發(fā)生變化，在水體中的生化反應(yīng)也發(fā)生變化，在描述由于摻混或?qū)α鞯葎?dòng)力學(xué)因素造成的水體改變量時(shí)
存在一定困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種隨水體進(jìn)行水環(huán)境特征量的采樣方法，即拉格朗日水環(huán)境參數(shù)測(cè)量方法可以彌補(bǔ)以上缺陷，描述無(wú)摻混和對(duì)流等動(dòng)力因素造成的水質(zhì)改變。具體而言，本發(fā)明的一種拉格朗日法水環(huán)境參數(shù)測(cè)量方法將所隨水流一起運(yùn)動(dòng)的采樣器設(shè)定放置在水體中，在其隨水體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中采集多個(gè)不同位置水樣，并將采集的樣品置于采樣器中，隨水流一起運(yùn)動(dòng)，直至采樣完成后取出檢驗(yàn)，通過(guò)多個(gè)不同樣品分析與比較，獲得摻混對(duì)流對(duì)水體水質(zhì)變化以及自凈能力的影響。具體而言，本發(fā)明的方法為將拉格朗日法定時(shí)采樣器(以下簡(jiǎn)稱采樣器)放置在湖泊或海洋和近海水下預(yù)設(shè)深度，并將其釋放，使其隨該深度水流運(yùn)動(dòng)，在釋放的同時(shí)，采集同一時(shí)刻該深度水樣樣品；設(shè)置采樣器的GPS設(shè)備，使其每隔一定時(shí)間向位于岸邊的接收裝置發(fā)送采樣器的位置信息。設(shè)置采樣器的采樣關(guān)門(mén)時(shí)鐘，使其在指定的時(shí)間進(jìn)行關(guān)門(mén)操作。測(cè)量完成后收集采樣器并對(duì)采樣器中的樣品進(jìn)行分析。將采樣器的多個(gè)GPS位置數(shù)據(jù)標(biāo)定在地圖上，得出漂流路徑，通過(guò)采樣器在不同位置采集樣品的分析，確定隨體過(guò)程的生化過(guò)程。一種拉格朗日法定時(shí)采樣器，包括板翼、水深調(diào)整伸縮裝置、取樣器組。所述的板翼為十字交叉板翼，內(nèi)設(shè)配重廂、蓄電池、單板機(jī)、電磁體、GPS位置處理器、電臺(tái)、電機(jī)；所述的水深調(diào)整伸縮裝置為水深調(diào)整桿，頂部設(shè)置GPS設(shè)備和跟蹤二級(jí)管、底部與板翼中心相連；水深調(diào)整桿為多節(jié)螺紋旋接的中空的細(xì)鋼管，可在中部斷開(kāi)后旋接更多
4的鋼管；所述的水深調(diào)整伸縮裝置為長(zhǎng)度不等的絕緣導(dǎo)線，頂部設(shè)置小浮體用以漂浮GPS 和跟蹤二級(jí)管，導(dǎo)線底部連接在板翼內(nèi)的單板機(jī)和蓄電池上。所述取樣器為透明的，固定在板翼上，其上下設(shè)有蓋板，蓋板由彈簧拉合，所述的蓋板邊緣與取樣器相接的部分設(shè)置密封墊，反面為鑲嵌磁條。使用時(shí)先將各個(gè)取樣器蓋板打開(kāi)，使其蓋板背面的磁條與電磁體相吸，彈簧拉伸， 取樣器處于張開(kāi)狀態(tài)；所述的單板機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)置向電磁體發(fā)出信號(hào)關(guān)閉電磁體電源；電磁體電源關(guān)閉磁力消失，取樣器的蓋板在彈簧的彈力作用下閉合，進(jìn)行取樣。所述的蓋板反面連接拉環(huán)，拉環(huán)被活銷(xiāo)卡在板翼上，活銷(xiāo)與電機(jī)相連；所述的單板機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)置向電機(jī)發(fā)出信號(hào)，電機(jī)啟動(dòng)打開(kāi)活銷(xiāo)，取樣器的蓋板在彈簧的彈力作用下閉合，進(jìn)行取樣。 所述取樣器為不透明的。所述的單板機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)置讀取GPS位置通過(guò)電臺(tái)發(fā)送給岸臺(tái)；所述的跟蹤二級(jí)管為高亮發(fā)光二級(jí)管。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、提供了一種拉格朗日法水環(huán)境參數(shù)測(cè)量方法，此方法成本低廉可以測(cè)得由于非擴(kuò)散對(duì)流引起的水質(zhì)變化；2、本發(fā)明的拉格朗日法定時(shí)采樣器可以分時(shí)將水體密封在透明采樣器中，在不影響其外界環(huán)境的情況下進(jìn)行采樣；3、本發(fā)明將所獲得的水質(zhì)數(shù)據(jù)與地理信息相聯(lián)系，可以分析其沿程變化規(guī)律。


圖1--種拉格朗日法定時(shí)采樣器的俯視示意圖2--種拉格朗日法定時(shí)采樣器的正視示意圖3--種拉格朗日法定時(shí)采樣器的立體示意圖4--種拉格朗日法定時(shí)采樣器的取樣器示意圖5--種拉格朗日法定時(shí)采樣器的取樣器的蓋板示意圖6--種拉格朗日法水環(huán)境參數(shù)測(cè)量方法獲得的Im深度漂移采樣路徑示意圖
圖7--種拉格朗日法定時(shí)采樣器水深調(diào)整伸縮裝置為絕緣導(dǎo)線示意圖8--種拉格朗日法定時(shí)采樣器的取樣器的蓋板拉環(huán)方案局部放大示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一具體而言，本發(fā)明的方法為確定湖流的采樣點(diǎn)深度為lm，將拉格朗日法定時(shí)采樣器水深調(diào)整桿5設(shè)置為Im長(zhǎng)，并將其置于湖流中；設(shè)置拉格朗日法定時(shí)采樣器的GPS設(shè)備51設(shè)置為每1分鐘發(fā)送一個(gè)地理位置。設(shè)置拉格朗日法定時(shí)采樣器的采樣關(guān)門(mén)時(shí)鐘為每隔5分鐘，共固定4個(gè)取樣器連接在漂翼上，20分鐘后全部關(guān)閉。
測(cè)量完成后收集拉格朗日法定時(shí)采樣器并對(duì)取樣器中的樣品進(jìn)行多參數(shù)水質(zhì)測(cè)定。通過(guò)將多個(gè)取樣器中的數(shù)據(jù)連續(xù)標(biāo)在GPS漂移路徑上，得出漂流路徑的水體多參數(shù)變化過(guò)程，如圖6所示。測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1.表1水深I(lǐng)m處無(wú)對(duì)流影響水環(huán)境參數(shù)測(cè)定值
權(quán)利要求
1.一種拉格朗日法水環(huán)境參數(shù)測(cè)量方法，將拉格朗日法定時(shí)采樣器放置在一定深度水體中，其特征在于所述采樣器隨水流一起運(yùn)動(dòng)，在隨水體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中采集多個(gè)不同位置水樣，并將采集的樣品置于采樣器中，隨水流一起運(yùn)動(dòng)，直至采樣完成后取出檢驗(yàn)，通過(guò)多個(gè)不同樣品分析與比較，獲得摻混對(duì)流對(duì)水體水質(zhì)變化以及自凈能力的影響；包括以下步驟將拉格朗日法定時(shí)采樣器放置在湖泊或海洋和近海水下預(yù)設(shè)深度，并將其釋放，使其隨該深度水流運(yùn)動(dòng)，在釋放的同時(shí)，采集同一時(shí)刻該深度水樣樣品；設(shè)置拉格朗日法定時(shí)采樣器的GPS設(shè)備，使其每隔一定時(shí)間向位于岸邊的接收裝置發(fā)送采樣器的位置信息；設(shè)置拉格朗日法定時(shí)采樣器的采樣關(guān)門(mén)時(shí)鐘，使其在指定的時(shí)間進(jìn)行關(guān)門(mén)操作；測(cè)量完成后收集拉格朗日法定時(shí)采樣器并對(duì)采樣器中的樣品進(jìn)行分析；將拉格朗日法定時(shí)采樣器的多個(gè)GPS位置數(shù)據(jù)標(biāo)定在地圖上，得出漂流路徑，通過(guò)采樣器在不同位置采集樣品的分析，確定隨體過(guò)程的生化過(guò)程。
2.—種拉格朗日法定時(shí)采樣器，其特征在于包括板翼、水深調(diào)整伸縮裝置、取樣器組。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種拉格朗日法定時(shí)采樣器，其特征在于所述的板翼為十字交叉板翼，內(nèi)設(shè)配重廂、蓄電池、單板機(jī)、電磁體、GPS位置處理器、電臺(tái)、電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種拉格朗日法定時(shí)采樣器，其特征在于所述的水深調(diào)整伸縮裝置為水深調(diào)整桿，頂部設(shè)置GPS設(shè)備和跟蹤二級(jí)管、底部與板翼中心相連；水深調(diào)整桿為多節(jié)螺紋旋接的中空的細(xì)鋼管，可在中部斷開(kāi)后旋接更多的鋼管。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種拉格朗日法定時(shí)采樣器，其特征在于所述的水深調(diào)整伸縮裝置為長(zhǎng)度不等的絕緣導(dǎo)線，頂部設(shè)置小浮體用以漂浮GPS和跟蹤二級(jí)管，導(dǎo)線底部連接在板翼內(nèi)的單板機(jī)和蓄電池上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種拉格朗日法定時(shí)采樣器，其特征在于所述取樣器為透明的，固定在板翼上，其上下設(shè)有蓋板，蓋板由彈簧拉合，所述的蓋板邊緣與取樣器相接的部分設(shè)置密封墊，反面為鑲嵌磁條；使用時(shí)先將各個(gè)取樣器蓋板打開(kāi)，使其蓋板背面的磁條與電磁體相吸，彈簧拉伸，取樣器處于張開(kāi)狀態(tài)；所述的單板機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)置向電磁體發(fā)出信號(hào)關(guān)閉電磁體電源；電磁體電源關(guān)閉磁力消失，取樣器的蓋板在彈簧的彈力作用下閉合，進(jìn)行取樣。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種拉格朗日法定時(shí)采樣器，其特征在于所述的蓋板反面連接拉環(huán)，拉環(huán)被活銷(xiāo)卡在板翼上，活銷(xiāo)與電機(jī)相連；所述的單板機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)置向電機(jī)發(fā)出信號(hào)，電機(jī)啟動(dòng)打開(kāi)活銷(xiāo)，取樣器的蓋板在彈簧的彈力作用下閉合，進(jìn)行取樣。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種拉格朗日法定時(shí)采樣器，其特征在于所述取樣器為不透明的。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種拉格朗日法定時(shí)采樣器，其特征在于所述的單板機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)置讀取GPS位置通過(guò)電臺(tái)發(fā)送給岸臺(tái)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種拉格朗日法定時(shí)采樣器，其特征在于所述的跟蹤二級(jí)管為高亮發(fā)光二級(jí)管。
全文摘要
一種拉格朗日法水環(huán)境參數(shù)測(cè)量方法，將所采集樣品置于透明采樣器中，并隨水流一起運(yùn)動(dòng)，直至采樣完成后取出檢驗(yàn)，分析由于摻混對(duì)流對(duì)水體的影響；屬于環(huán)境工程領(lǐng)域。本發(fā)明提供了一種漂流式水環(huán)境參數(shù)測(cè)量方法，此方法成本低廉可以測(cè)得由于非擴(kuò)散對(duì)流引起的水質(zhì)變化；一種拉格朗日法定時(shí)采樣器可以分時(shí)將水體密封在透明采樣器中，在不影響其外界環(huán)境的情況下進(jìn)行采樣；所獲得的水質(zhì)數(shù)據(jù)與地理信息相聯(lián)系，可以分析其沿程變化規(guī)律。
文檔編號(hào)G01N1/20GK102435468SQ201110389500
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者胡維平, 鄧建才, 韓濤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所