一種大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備及系統(tǒng)，包括采樣管，所述采樣管的上端連接有采樣頭，所述采樣頭包括上蓋和接桿，所述上蓋可拆卸地連接在采樣管的上端，所述上蓋上設(shè)有至少一個出水孔，所述接桿縱向設(shè)置在所述上蓋的中部，所述接桿上設(shè)有配重，所述采樣頭的中部設(shè)有向下開口的導(dǎo)向孔；所述采樣管內(nèi)設(shè)有第一活塞，所述第一活塞的中部設(shè)有通孔，所述第一活塞的上部設(shè)有閥門，所述閥門的上部設(shè)有導(dǎo)向桿，所述導(dǎo)向桿能夠自由上下移動地伸入到所述導(dǎo)向孔內(nèi)。系統(tǒng)包括采樣平臺、沉積物頂托器、采樣器和分樣架本實用新型的采樣設(shè)備可以方便地將采樣管內(nèi)的水排出，也可以在向上提起采樣管時，將第一活塞密封，防止進入采樣管內(nèi)的沉積物滑出，從而可以方便地將采樣管制成大口徑的采樣管。
【專利說明】一種大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及湖泊(含水庫)沉積柱狀樣品的采集工具，其優(yōu)點在于采集到的沉積柱樣品量大(口徑可大于15cm)、采樣過程中表層沉積物不受擾動，所采集的表層沉積物水土界面清晰，沉積物層序保持完好，能采得長達150cm沉積柱狀樣品，配合分樣架，可準確進行所采集沉積柱狀樣的等距切割。它屬于機械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]湖泊沉積物連續(xù)記載著區(qū)域乃至全球環(huán)境變化的信息，是重建歷史湖泊-流域環(huán)境演化過程重要的載體，在過去全球變化研究中發(fā)揮著愈來愈重要的作用。毋庸置疑，如何獲取水土界面完整、擾動最小、連續(xù)性好的沉積柱是開展湖泊沉積研究的首要前提，因此，湖泊沉積物采樣-分樣設(shè)備非常關(guān)鍵。
[0003]目前，獲取湖泊、水庫等水域沉積物的取樣器有抓斗式、箱式、重力式、活塞式和冰凍式等取樣鉆具。采用抓斗式和箱式取樣器取得的樣品容易受到擾動，且沉積柱狀樣長度和樣品數(shù)量有限，通常不適合作為環(huán)境變化研究的對象。雖然活塞式和冰凍式取樣器取得樣品的質(zhì)量較高，但其操作較復(fù)雜，一般需要龐大的設(shè)備，因而取樣的費用較高。國內(nèi)外廣泛使用的湖泊沉積柱采樣器主要包括:奧地利采樣平臺、重力采樣器，活塞式采樣器、箱式采樣器，各具優(yōu)點(如操作簡單、擾動性小、取芯率高等)。然而，隨著古湖沼學分析技術(shù)的日益提高，學科的發(fā)展對采樣器也提出了新的要求。
[0004]首先，隨著對湖泊沉積物研究指標的不斷拓展，所需的樣品量愈來愈大。傳統(tǒng)的古湖沼學分析項目主要包括含水量、粒度、磁化率、孢粉、硅藻、放射性測年等，國際上通行的做法是在同一取樣點至少采取兩個沉積柱才能滿足上述指標分析樣品量的需要。隨著分析技能的提高，愈來愈多的一些古湖沼學指標(也包括一些新發(fā)展起來的指標)被逐漸采用，如搖蚊化石、枝角類化石、色素、生物標志化合物(脂肪烴、脂肪酸、酮等)、植物大化石等，需要更多的沉積物。例如目前重要的沉積古生態(tài)指標植物大化石的研究，正常情況下，每個樣品至少需要100 ml的沉積物量,而普通的重力采樣器(內(nèi)徑5.8 Cm或8.4 cm) Icm間隔分樣分別僅能提供約26ml，56ml的樣量，因此往往需要將若干相鄰深度的樣品混合來分析，無法滿足指標高分辨率分析的要求。
[0005]其次，盡管可以通過連續(xù)采取多根沉積柱的方法來滿足樣品量的需要，但由于水面現(xiàn)場采樣的多種不可控因素，要實現(xiàn)在同一采樣點采取多根長度相當、層位一致、對比性好的鉆孔比較困難；并且在進行沉積物人工切樣時，不同柱子切割的厚度會存在一定差異，這樣便導(dǎo)致了在進行沉積柱-多指標綜合對比分析時，往往存在變化不一致的問題，直接影響著環(huán)境變化機理的科學解釋。
[0006]再次，為增加沉積柱樣品量，不能簡單的對已有采樣器進行加大采樣管口徑、延長采樣深度等方法，因為存在以下一些技術(shù)難點I)沉積柱樣量大，加之采樣器(含重錘)重量較大，如何從底泥中提起？ 2)采樣器口徑變大，沉積物總體重量亦變大，如何保證將沉積柱提到水面上時，沉積柱不脫落？ 3)分樣時，沉積柱體積、重量相對較大，不能像傳統(tǒng)小口徑的采樣器進行沉積物的分樣(通常采用手扶式并用活塞將沉積物頂出進行切割)，如何將沉積柱等距切割。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述以往采樣器的不足及技術(shù)難點，本實用新型的目的是提供一種大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備及系統(tǒng)，其特點是可無擾動采集到河流、湖泊、水庫等水體大量的序列完整的沉積物，配合設(shè)計的沉積柱分樣器，可提供大量的沉積物(Icm等距切割可獲樣品量超過176 ml，重約380 g的沉積物)用于湖泊沉積的多指標分析。
[0008]本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
[0009]一種大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備，包括采樣管，所述采樣管的上端連接有采樣頭，所述采樣頭包括上蓋和接桿，所述上蓋可拆卸地連接在采樣管的上端，所述上蓋上設(shè)有至少一個出水孔，所述接桿縱向設(shè)置在所述上蓋的中部，所述接桿上設(shè)有配重，所述采樣頭的中部設(shè)有向下開口的導(dǎo)向孔；所述采樣管內(nèi)可拆卸固定有第一活塞，所述第一活塞的中部設(shè)有第一通孔，所述第一活塞的上部設(shè)有閥門，所述閥門的上部設(shè)有能夠在所述導(dǎo)向孔內(nèi)上下滑動的導(dǎo)向桿，所述閥門向上移動，在所述出水孔和第一通孔之間形成出水通道，所述閥門向下移動，密封所述第一通孔。
[0010]根據(jù)本實用新型的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備，通過在采樣管內(nèi)設(shè)置第一活塞和閥門以及在第一活塞和上蓋上分別設(shè)有通孔和出水孔，采樣時要下壓，閥門向上移動，導(dǎo)向桿在導(dǎo)向孔內(nèi)向上移動，并且在出水孔和第一通孔之間形成出水通道，進入采樣管內(nèi)沉積物會將采樣管中已有的水通過第一通孔、出水通道和出水孔排出采樣管外，采樣管內(nèi)的水會經(jīng)通孔和出水孔向上流出采樣管；當采好樣品向上提起采樣管時，閥門受下部泥土下滑的吸力(水反向流向閥門，對閥門施加向下的壓力)，緊緊地扣在活塞上，因此起到密封作用。由此可知，本實用新型的采樣設(shè)備由于采用活塞一閥門系統(tǒng)，可以方便地將采樣管內(nèi)的水排出，也可以在向上提起采樣管時，將第一活塞密封，防止進入采樣管內(nèi)的沉積物滑出，從而可以方便地將采樣管的口徑擴大。所述出水孔優(yōu)選為4個。
[0011]另外，本實用新型的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備還可以具有以下附加技術(shù)特征:
[0012]優(yōu)選地，所述上蓋與采樣管之間設(shè)有第一鋼套，所述上蓋、第一鋼套和采樣管之間通過第一固定螺絲固定在一起。由此可知，上蓋與采樣管之間可拆卸，以便在分樣時，將沉積物向上頂出。
[0013]優(yōu)選地，所述第一活塞包括通過第二固定螺絲固定在一起的內(nèi)部密封上板、內(nèi)部密封下板,所述內(nèi)部密封上板和內(nèi)部密封下板之間的外周邊緣處設(shè)有槽,槽內(nèi)設(shè)有第一密封圈，當旋緊所述第二固定螺絲時，內(nèi)部密封上板和內(nèi)部密封下板對第一密封圈施加向外的擠壓力。這樣，當擰緊第二固定螺絲時，第一密封圈擠向采樣管內(nèi)壁，使第一活塞與采樣管內(nèi)壁之間無間隙。在取樣過程中，第一活塞固定不動，分樣前，將上蓋板取下后，再松所述第二固定螺絲，可卸下第一活塞，以便在分樣時，將沉積物向上頂出。當然，“內(nèi)部密封上板和內(nèi)部密封下板對第一密封圈施加向外的擠壓力”可以通過將所述槽設(shè)計有朝向外斜面的方式實現(xiàn)，將內(nèi)部密封上板、內(nèi)部密封下板之間豎向的力轉(zhuǎn)化為橫向朝外的力，向外擠壓第一密封圈。[0014]優(yōu)選地，所述閥門為橡膠制成，呈倒扣的碗狀。由此可知，在提取采樣器時，沉積物要下滑，上部用閥門密封，便能產(chǎn)生真空，進而阻止沉積物下滑。
[0015]優(yōu)選地，所述閥門直徑大于所述第一通孔的直徑、小于所述采樣管的內(nèi)直徑。大于第一通孔的直徑是為了密封第一通孔，小于采樣管的直徑是為了在第一通孔和出水孔之間形成出水通道。
[0016]本實用新型還提供一種大口徑湖泊柱狀沉積物采樣系統(tǒng)，包括采樣平臺、沉積物頂托器、所述的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備和分樣架；所述采樣平臺上設(shè)有空隙，所述沉積物頂托器和采樣器設(shè)在所述空隙內(nèi)；所述沉積物頂托器包括頂托架和夾板，所述頂托架的下端設(shè)有頂托架底板，上端穿過所述空隙且設(shè)有掛在所述采樣平臺上的掛臺，所述夾板的中部設(shè)有供所述接桿穿過的第一孔，且夾板與所述掛臺可拆卸連接，所述頂托架底板上設(shè)有與所述采樣管口徑一致的第二活塞，所述第二活塞與所述頂托架底板可拆卸連接；所述大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備的接桿與第一纜繩相連，所述配重與第二纜繩相連；所述分樣架包括架體，所述架體包括分樣架底板和用于固定所述采樣管的分樣架頂板，所述分樣架底板上設(shè)有用于支撐所述第二活塞的頂起裝置，還包括一切樣刀。
[0017]根據(jù)本實用新型的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣系統(tǒng)由于采用帶有活塞一閥門系統(tǒng)的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備，由此可以方便地將采樣管內(nèi)的水排出，且在向上提起采樣管時，防止進入采樣管內(nèi)的沉積物滑出，從而可以方便地將采樣管的口徑擴大。同時，本實用新型的沉積物頂托器具有如下優(yōu)點(I)在使用時位于水下，將采樣管放到頂托架底板上時并不提出水面，而依靠水的浮力保證采樣管中的沉積物/柱不滑落；(2)其具有可拆卸式的第二活塞，確保在向上提出水面時沉積柱不脫落，因此本實用新型的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣系統(tǒng)可以實現(xiàn)大口徑的采樣，可以輕松實現(xiàn)>15cm 口徑，乃至20cm 口徑的采樣，進而可以提供一個大量的樣品，這在現(xiàn)有技術(shù)中是不能實現(xiàn)的。工作過程可以是，取得沉積物后，緩慢將沉積物/采樣器緩慢從底泥中抽出一提起來，但不提出水面，這樣可以依靠水的浮力保證管中的泥不滑落；在水中將采樣管架到水面下的第二活塞上。待采樣管架到第二活塞上后，第二活塞進入采樣管，旋緊夾板，將采樣器固定在頂托器上，最后就可以安全的將整個頂托器、采樣器、沉積物搬到平臺上，再運至岸邊；到岸邊后，將頂部夾板及底部活塞位置固定螺絲松開，將裝滿沉積物的采樣管固定到分樣架上，進行分樣。
[0018]另外，本實用新型的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣系統(tǒng)還可以具有以下附加技術(shù)特征:
[0019]優(yōu)選的，所述空隙外側(cè)的采樣平臺上設(shè)有若干突柱，所述掛臺上設(shè)有第二孔，所述第二孔與所述突柱相配合。這樣，可將掛臺固定在采樣平臺上，也可以采掛臺順利取下。
[0020]另外，所述夾板與掛臺之間通過卡口螺栓和卡口螺母固定。采樣平臺上的空隙可以呈凸字形，采樣過程在凸字的大口區(qū)進行，頂托器在小口區(qū)。所述第二活塞與所述頂托架底板通過活塞連接螺釘連接在一起。
[0021]優(yōu)選的，所述第二活塞包括通過所述活塞連接螺釘固定在一起的上片活塞、下片活塞，所述上片活塞、下片活塞之間的外周邊緣處設(shè)有槽，槽內(nèi)設(shè)有第二密封圈，密封圈松緊可調(diào)，用于適應(yīng)內(nèi)徑稍有差異的采樣管；所述上片活塞呈楔形，便于水下將第二活塞套入采樣管中；所述下片活塞通過活塞位置固定螺絲與所述頂托架底板相連。
[0022]優(yōu)選的，所述架體還包括連接在所述分樣架底板和分樣架頂板之間的多個豎桿，所述豎桿的中部設(shè)有中板，所述分樣架頂板的中部設(shè)有用于穿過所述采樣管的第二通孔，分樣架頂板的上面設(shè)有用于固定所述采樣管的法蘭、第二鋼套，以及分別用于固定法蘭與分樣架頂板和法蘭與采樣管的法蘭固定螺絲和采樣管鋼套與法蘭固定螺絲。
[0023]優(yōu)選的，所述頂起裝置包括設(shè)在所述分樣架底板上的千斤頂，千斤頂?shù)闹晤^上端設(shè)有若干個用于支撐所述第二活塞的頂塊。
[0024]本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0026]圖1是操作平臺及頂托器在平臺上的示意圖；
[0027]圖2是沉積柱頂托器剖面示意圖；
[0028]圖3是采樣器剖面示意圖；
[0029]圖4 a是分樣架側(cè)面示意圖；
[0030]圖4b是分樣架頂面示意圖。
[0031]附圖標記說明:
[0032]1、采樣器，2、卡口螺栓，3、卡口螺母，4、夾板，5、突柱，6、采樣平臺，7、掛臺，8、第二活塞，9、活塞連接螺釘，10、活塞位置固定螺絲，11、頂托架底板，12、接桿，13、導(dǎo)向桿，14、閥門，15、第一鋼套，16、第一固定螺絲，17、內(nèi)部密封上板，18、第一密封圈，19、內(nèi)部密封下板，20、第二固定螺絲，21、采樣管，22、配重，23、出水孔，24、中板，25、分樣架頂板，26、法蘭固定螺絲，27、法蘭，28、采樣管鋼套與法蘭固定螺絲，29、沉積物，30、頂沉積物的活塞，31、塑料頂塊，32、千斤頂，33、千斤頂搖把，34、架體，35、分樣架底板，36、平臺采樣區(qū)，37、上蓋，38、第一通孔，39、第一活塞，40、沉積物頂托器。
【具體實施方式】
[0033]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0034]在本實用新型的描述中，術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、
“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型而不是要求本實用新型必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0035]下面參照圖1-7描述根據(jù)本實用新型實施例的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣系統(tǒng)。如圖1-7所示，根據(jù)本實用新型實施例的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣系統(tǒng)包括采樣平臺6、沉積物頂托器40、采樣器I (大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備)和分樣架。本實用新型適用于提取大口徑(沉積物口徑可大于15公分)柱狀湖泊沉積物(沉積柱)。
[0036]采樣平臺6上設(shè)有呈凸字形的空隙，采樣過程在凸字的大口區(qū)進行，為平臺采樣區(qū)36，頂托器在小口區(qū)。沉積物頂托器40和采樣器I設(shè)在空隙內(nèi)，空隙外側(cè)的采樣平臺6上設(shè)有若干突柱5。本實施例的系統(tǒng)中，采樣平臺6由橡皮艇和操作臺面構(gòu)成?？紤]到采樣過程中平臺會發(fā)生位移，可用鐵錨將采樣平臺6固定。操作臺面由木質(zhì)板固定在橡皮艇上，平臺正中留凸字形空隙，供固定沉積物頂托器40及及柱狀沉積物的提取。
[0037]采樣器1，包括采樣管21，采樣管21的上端連接有采樣頭。采樣頭包括上蓋37和接桿12，上蓋37可拆卸地連接在采樣管21的上端，接桿12為Im左右的鋼質(zhì)接桿12。具體說來，上蓋37與采樣管21之間設(shè)有第一鋼套15，第一鋼套15與采樣管21外周尺寸相配合，并在第一鋼套15四周對稱鉆取4個小孔，4個小孔與上蓋37、分樣架頂板25上的螺孔位置均對應(yīng)，上蓋37、第一鋼套15和采樣管21之間通過第一固定螺絲16固定在一起。上蓋37蓋面上對稱分布有4個出水孔23，以便采樣時采樣管21中的水快速排出。接桿12縱向設(shè)置在上蓋37的中部，接桿12上設(shè)有中空圓柱形的配重22(重錘)，并且接桿12的上端軸心處設(shè)有孔，孔內(nèi)穿過有第一纜繩，第一纜繩的另一端位于采樣平臺6上。接桿12的上端部采用勾形設(shè)計，便于與其它接桿通過套桿連接。所述配重22套在接桿12上，并且配重22通過第二纜繩連接到采樣平臺6上。采樣頭的中部設(shè)有向下開口的導(dǎo)向孔。采樣管21內(nèi)可拆卸固定有第一活塞39,第一活塞39的中部設(shè)有第一通孔38,第一活塞39的上部設(shè)有閥門14，閥門14為橡膠制成，呈倒扣的碗狀。閥門14直徑大于所述第一通孔38的直徑、小于所述采樣管21的內(nèi)直徑。閥門14的上部設(shè)有能夠在導(dǎo)向孔內(nèi)上下滑動的導(dǎo)向桿13，閥門14向上移動，在出水孔23和第一通孔38之間形成出水通道，閥門14向下移動，密封第一通孔38。采樣器I的接桿12與第一纜繩相連，配重22與第二纜繩相連。
[0038]所述第一活塞39具體說來包括通過第二固定螺絲20固定在一起的內(nèi)部密封上板17、內(nèi)部密封下板19，內(nèi)部密封上板17和內(nèi)部密封下板19之間的外周邊緣處設(shè)有槽，槽內(nèi)設(shè)有橡膠的第一密封圈18，當旋緊第二固定螺絲20時，內(nèi)部密封上板17和內(nèi)部密封下板19對第一密封圈18施加向外的擠壓力?！皟?nèi)部密封上板17和內(nèi)部密封下板19對第一密封圈18施加向外的擠壓力”可以通過將槽設(shè)計有朝向外斜面的方式實現(xiàn)，將內(nèi)部密封上板17、內(nèi)部密封下板19之間豎向的力轉(zhuǎn)化為橫向朝外的力，向外擠壓第一密封圈18。
[0039]采樣器I主要靠采樣器I的自重來壓入沉積物29，另借助配置的中空圓柱形配重22，配重22通過第二纜繩可在采樣頭的接桿12上自由滑動，對采樣頭上蓋37進行連續(xù)錘擊，以達到增加沉積物29采集深度的目的。采樣頭上蓋37面上有4個溢水孔，供采樣管21下插時管中多余的水快速排出；采樣管21上部添加一活塞-閥門密封系統(tǒng)，閥門14可在采樣頭接桿12內(nèi)部自由位移，第一活塞39外徑可通過上下面板的螺絲松緊擠壓橡皮第一密封圈18來進行密封。采樣器I可用于深水湖和淺水湖泊:深水湖泊采樣時，采樣頭通過第一纜繩懸掛，使之垂直插入湖泊底泥中；淺水湖泊采樣時，采樣頭通過接桿12施力垂直壓入湖泊底泥中。
[0040]沉積物頂托器40固定在操作臺面凸字形空隙的小口一端，它包括頂托架和夾板4，頂托架的下端設(shè)有頂托架底板11，上端穿過空隙且設(shè)有掛在采樣平臺6上的掛臺7，掛臺7上設(shè)有若干第二孔，第二孔與所述突柱5相配合。夾板4的中部設(shè)有供接桿12穿過的第一孔，且夾板4與掛臺7通過卡口螺栓2和卡口螺母3可拆卸連接，頂托架底板11上設(shè)有與采樣管21 口徑一致的第二活塞8，第二活塞8與頂托架底板11通過活塞位置固定螺絲10可拆卸連接。[0041]具體說來，第二活塞8包括通過所述活塞連接螺釘9固定在一起的上片活塞、下片活塞，上片活塞、下片活塞之間的外周邊緣處設(shè)有槽，槽內(nèi)設(shè)有第二密封圈，當旋緊所述活塞連接螺釘9時，內(nèi)部密封上板17和內(nèi)部密封下板19對第二密封圈施加向外的擠壓力，松緊活塞連接螺釘9可微調(diào)第二活塞8直徑，保證第二活塞8在采樣管21內(nèi)的滑動。下片活塞通過活塞位置固定螺絲10與所述頂托架底板11相連。上片活塞呈楔形，方便第二活塞8進入采樣管21內(nèi)。待沉積柱轉(zhuǎn)移至地面時，第二活塞8可輕松地與頂托器分離而繼續(xù)保留在采樣管21中，避免沉積物29滑落，且在后續(xù)分樣中作為千斤頂32的受力界面。
[0042]分樣架包括架體34，架體34包括分樣架底板35和用于固定采樣管21的分樣架頂板25，分樣架底板35上設(shè)有用于支撐第二活塞8 (或者頂沉積物的活塞30)的頂起裝置，還包括一切樣刀。具體說來，架體34還包括連接在所述分樣架底板35和分樣架頂板25之間的多個豎桿，所述豎桿的中部設(shè)有中板24，用于保持分樣管豎直。中板24采用兩片相同的凹弧形板，可將采樣管21牢固地夾在分樣架中間，且盡量保持豎直。分樣架頂板25的中部設(shè)有用于穿過采樣管21的第二通孔，分樣架頂板25的上面設(shè)有用于固定采樣管21的法蘭27、第二鋼套，以及分別用于固定法蘭27與分樣架頂板25和法蘭27與采樣管21的法蘭固定螺絲26和采樣管鋼套與法蘭固定螺絲28。頂起裝置包括設(shè)在所述分樣架底板35上的小型的千斤頂32，千斤頂32帶有千斤頂搖把33。千斤頂32的支撐頭上端設(shè)有若干個用于支撐第二活塞8 (或者頂沉積物的活塞30)的塑料頂塊31。
[0043]架體34的豎向連接桿采用絞鐵搭建，架體34高度可根據(jù)采樣管21長度自由調(diào)節(jié)；采樣管21上部第二鋼套可通過其上法蘭固定螺絲26和采樣管鋼套與法蘭固定螺絲28固定在采樣架頂板及法蘭27上。千斤頂32可將沉積物29向上推動，并可準確控制沉積樣品的移動距離。由于千斤頂32支撐頭移動距離有限(IOcm左右)，因此，配備若干個IOcm的塑料頂塊31，用于補充沉積物29上移的距離。被千斤頂32頂出的頂部樣品，可用切樣刀進行切割，置于各自的樣品袋中。
[0044]本實用新型的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
[0045](I)由于采用帶有活塞一閥門系統(tǒng)的采樣器1，由此可以方便地將采樣管21內(nèi)的水排出，且在向上提起采樣管21時，防止進入采樣管內(nèi)的沉積物29滑出，從而可以方便地將采管制成大口徑的采樣管21 ；
[0046](2)采用沉積物頂托器40，在使用時位于水下，將采樣管21放到頂托架底板11上時并不提出水面，而依靠水的浮力保證采樣管21中的沉積物/柱不滑落；
[0047](2)采用的沉積物頂托器40具有可拆卸式的第二活塞8，確保在向上提出水面時沉積柱不脫落，因此本實用新型的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣系統(tǒng)可以實現(xiàn)大口徑的采樣，可以輕松實現(xiàn)>15cm 口徑，乃至20cm 口徑的采樣，進而可以提供一個大量的樣品，這在現(xiàn)有技術(shù)中是不能實現(xiàn)的。
[0048]工作過程是，取得沉積物29后，緩慢將沉積物/采樣器I緩慢從底泥中抽出一提起來，但不提出水面，這樣可以依靠水的浮力保證管中的泥不滑落；在水下待沉積柱樣底部提取至活塞附近，在水中將采樣管21置于水面下的第二活塞8上。待采樣管21架到第二活塞8上后，第二活塞8進入采樣管21，固定夾板4和掛臺7可旋緊螺絲，將采樣器I固定在頂托器上，最后就可以借助掛臺7安全的將整個頂托器、采樣器1、沉積物29搬到采樣平臺6上，由采樣平臺6的空間有限，可以再運至岸邊；到岸邊后，將夾板4松開，將裝滿沉積物29的采樣管21固定到分樣架上，進行分樣。
[0049]本實用新型的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣系統(tǒng)在野外工作時，先搭建采樣平臺6。兩艘橡皮艇平行放置在岸邊，將2根橫木依次綁在兩艘橡皮艇拉手上；將中間形成凸字形空洞的木板固定在橫木上，用機船將采樣平臺6拖至采樣點，用船錨固定；將帶耳朵(掛臺7)的頂托架套在木板的突柱5上，采樣者(2人或4人，4人最佳)在平臺空洞周圍對稱站立，有利于施力抬起采樣器I及采取的沉積柱。
[0050]采樣器I組裝:首先調(diào)節(jié)密封活塞面板(內(nèi)部密封上板17和內(nèi)部密封下板19) 17和19上的第二固定螺絲20，調(diào)節(jié)第一密封圈18外徑，使得密封活塞可垂直置于采樣管21上部約IOcm位置；隨后進一步擰緊面板第二固定螺絲20，使第一密封圈18與采樣管21壁無間隙；在第一活塞39的上方放入閥門14，再將采樣頭12扣至采樣管21上，使閥門14的頂桿(導(dǎo)向桿13)插入采樣頭接桿12中心空洞(導(dǎo)向孔)上，用第一固定螺絲16將采樣頭12、采樣管鋼套(第一鋼套)的第一螺孔16固定；在采樣頭接桿12上套上配重22，配重22用第二纜繩控制；根據(jù)采樣點水深，采樣頭可通過鋼制接桿12 (淺水情況下)或纜繩(深水情況下)連接。
[0051]在深水湖中采樣時，使用第一纜繩將采樣器I懸吊于水面下1-2 m處上下抖動采樣器I使采樣管21內(nèi)充滿水，然后使其保持豎直狀態(tài)松開第一纜繩使采樣器I在水中自由下落采樣器I依靠重力插入沉積層待采樣器I靜止后，反復(fù)拉動配重纜繩(第二纜繩)，對采樣器I進行錘擊，獲取一定深度的沉積柱。在淺水湖泊采樣時，將采樣器I主體和接桿12裝配好后，通過接桿12將采樣器I豎直的放入水底用力將采樣管21插入沉積層中，必要時利用配重22進行錘擊，增加所采沉積柱長度。采得沉積柱后，緩慢并勻速的拔取采樣器1，當采樣管21下部靠近沉積物頂托器40下部時，將其轉(zhuǎn)移至沉積物頂托器40的第二活塞8上。其后，將沉積物頂托器40連同采樣器1、沉積柱一起轉(zhuǎn)移到機船上，松掉采樣器I與采樣管21處的螺絲、沉積物頂托器40活塞底部螺絲，便得到含沉積柱的采樣管。
[0052]至岸邊分樣的場所，將分樣架套入含沉積柱的采樣管21中，利用第五螺絲28將采樣管21固定在分樣架中間，分樣架中板24進一步夾固采樣管21，使采樣管21保持豎直。用千斤頂32將沉積物29按照一定長度(如I cm)逐漸頂出采樣管21，頂出的樣品用切樣刀切割，轉(zhuǎn)移至樣品袋中保存。
[0053]本專利針對以上目前湖泊沉積柱采樣器I面臨的系列問題，設(shè)計了一套大口徑沉積柱的采樣設(shè)備，能實現(xiàn)15 cm 口徑沉積物的獲取(Icm等距切割，每個樣品可獲得176 ml,重約380 g的沉積物樣品)?？紤]到沉積物本身的重量，本套取樣設(shè)備能在各種類型湖泊中取到長達150 cm的湖泊沉積柱及數(shù)十公分的界面水柱，即使按Icm等距的高分辨率切割亦可獲得大量沉積物樣品(每個亞樣品體積約176 ml，重約380 g)，可供盡可能多的沉積指標分析之用。本采樣系統(tǒng)是一種經(jīng)濟有效的湖泊底泥柱狀沉積物采樣器，解決了日益增加的樣品量需求問題，避免了多沉積柱間對比分析所帶來的誤差，適合于各種基于湖泊沉積物的環(huán)境變化研究，從事地質(zhì)環(huán)境、考古科研及教學人員使用。
[0054]盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備，其特征在于，包括采樣管，所述采樣管的上端連接有采樣頭，所述采樣頭包括上蓋和接桿，所述上蓋可拆卸地連接在采樣管的上端，所述上蓋上設(shè)有至少一個出水孔，所述接桿縱向設(shè)置在所述上蓋的中部，所述接桿上設(shè)有配重，所述采樣頭的中部設(shè)有向下開口的導(dǎo)向孔；所述采樣管內(nèi)可拆卸固定有第一活塞，所述第一活塞的中部設(shè)有第一通孔，所述第一活塞的上部設(shè)有閥門，所述閥門的上部設(shè)有能夠在所述導(dǎo)向孔內(nèi)上下滑動的導(dǎo)向桿，所述閥門向上移動，在所述出水孔和第一通孔之間形成出水通道，所述閥門向下移動，密封所述第一通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備，其特征在于，所述上蓋與采樣管之間設(shè)有第一鋼套，所述上蓋、第一鋼套和采樣管之間通過第一固定螺絲固定在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備，其特征在于，所述第一活塞包括通過第二固定螺絲固定在一起的內(nèi)部密封上板、內(nèi)部密封下板，所述內(nèi)部密封上板和內(nèi)部密封下板之間的外周邊緣處設(shè)有槽，槽內(nèi)設(shè)有第一密封圈，當旋緊所述第二固定螺絲時，內(nèi)部密封上板和內(nèi)部密封下板對第一密封圈施加向外的擠壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備，其特征在于，所述閥門為橡膠制成，呈倒扣的碗狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備，其特征在于，所述閥門直徑大于所述第一通孔的直徑、小于所述采樣管的內(nèi)直徑。
6.一種大口徑湖泊柱狀沉積物采樣系統(tǒng)，其特征在于，包括采樣平臺、沉積物頂托器、權(quán)利要求1 一 5任一項所述的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備和分樣架； 所述采樣平臺上設(shè)有空隙，所述沉積物頂托器和采樣器設(shè)在所述空隙內(nèi)； 所述沉積物頂托器包括頂托架和夾板，所述頂托架的下端設(shè)有頂托架底板，上端穿過所述空隙且設(shè)有掛在所述采樣平臺上的掛臺，所述夾板的中部設(shè)有供所述接桿穿過的第一孔，且夾板與所述掛臺可拆卸連接，所述頂托架底板上設(shè)有與所述采樣管口徑一致的第二活塞，所述第二活塞與所述頂托架底板可拆卸連接； 所述大口徑湖泊柱狀沉積物采樣設(shè)備的接桿與第一纜繩相連，所述配重與第二纜繩相連； 所述分樣架包括架體，所述架體包括分樣架底板和用于固定所述采樣管的分樣架頂板，所述分樣架底板上設(shè)有用于支撐所述第二活塞的頂起裝置，還包括一切樣刀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣系統(tǒng)，其特征在于，所述空隙外側(cè)的采樣平臺上設(shè)有若干突柱，所述掛臺上設(shè)有第二孔，所述第二孔與所述突柱相配合。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣系統(tǒng)，其特征在于，所述第二活塞包括通過所述活塞連接螺釘固定在一起的上片活塞、下片活塞，所述上片活塞、下片活塞之間的外周邊緣處設(shè)有槽，槽內(nèi)設(shè)有第二密封圈，第二密封圈松緊可調(diào)，用于適應(yīng)內(nèi)徑稍有差異的采樣管；所述上片活塞呈楔形，便于水下將第二活塞套入采樣管中；所述下片活塞通過活塞位置固定螺絲與所述頂托架底板相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣系統(tǒng)，其特征在于，所述架體還包括連接在所述分樣架底板和分樣架頂板之間的多個豎桿，所述豎桿的中部設(shè)有中板，所述分樣架頂板的中部設(shè)有用于穿過所述采樣管的第二通孔，分樣架頂板的上面設(shè)有用于固定所述采樣管的法蘭、第二鋼套，以及分別用于固定法蘭與分樣架頂板和法蘭與采樣管的法蘭固定螺絲和采樣管鋼套與法蘭固定螺絲。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大口徑湖泊柱狀沉積物采樣系統(tǒng)，其特征在于，所述頂起裝置包括設(shè)在所述分樣架底板上的千斤頂，千斤頂?shù)闹晤^上端設(shè)有若干個用于支撐所述第二活塞的頂塊。
【文檔編號】G01N1/10GK203688283SQ201420051535
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】董旭輝, 王楚, 李燕, 羊向東 申請人:中國科學院南京地理與湖泊研究所