专利名称：一种用于测量水深变化影响的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及水深变化领域，具体涉及一种用于测量水深变化影响的方法，同时涉及一种可用于测定通过水深变化而引起的水体、沉积物-水界面及沉积物中元素的迁移转化和微生物对水深变化而产生一系列响应的装置。
背景技术：
水深是水体一个重要的表观特征，在自然科学领域，它的概念很简单，也很直观；目前在水利工程和航运领域应用较多。在水环境科学这个分支中，水深变化所产生的影响，是人们所应考虑的重点，同时也是一个难点。
水库的富营养化目前正引起越来越多的关注，在成库过程中，随着水深的增加，水库底层的理化条件将发生改变，形成高压、厌氧环境，而氮磷营养盐等化学物质的赋存形态、活动性将发生变化，表现出与浅水条件下不同的特点。对此的研究将为水库的富营养化防治提供科学依据。
水体中沉积物-水界面的溶解氧(DO)含量随着水深的增加而逐渐降低，DO的降低而又对该界面的微生态环境造成很大的影响，如生源要素磷(P)、氮(N)及重金属(铁、铝、铅等)元素的迁移转化；微生物如细菌等的群落组成，及其对生源要素磷(P)、氮(N)及重金属(铁、铝、铅等)元素等吸收降解过程将会产生深远的影响。例如三峡大坝2008年蓄水175米，在此之前，又分几次蓄水，而每一次水位的上涨，将会对水体的生态环境产生多大的影响？笔者通过研究得出水深的增加有利于生源要素P的释放。水深的增加，水体中的压力也随之增大；而熟知的是1个大气压(atm)相当于10.34米的水柱所产生的压力。通过对中国专利网进行检索，申请号CN03242884.7为一种水深测量装置，主要在浮标本体一端设置具有摩擦力的软性材质套管，套管表面设有开口，而线体一端穿设于套管开口中，另一端则设置具有重量的铅锤，当进行水深测量作业时，在铅锤到达水底而将线体拉起，其浮标重量会使套管弯折，且线体于套管内形成弯折，配合套管的摩擦力，使线体不会在套管的通孔内滑动，让完成测量的水深高度不再位移，以测量出准确的水深距离；申请号CN87209011，是用于水质分析的瞬时采样器，采用不透水的柔性材料制作采水器桶体，上盖板与桶底板上有水压单向阀装置，并且具有可拆卸结构；以上两项专利，表明水深已经日益为人们所关注，通过CN03242884.7可测量水深，利用CN87209011可采得深水水样，利用机械控制采泥装置也可采得沉积物；但这样始终不能解决水深变化而引起的水体、沉积物-水界面及沉积物中元素的迁移转化和微生物对水深变化反应的定量化研究，而且通过上述方法误差较大，不利于实验的操作，耗费很大的人力、物力，研究的连续性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于测量水深变化影响的方法，方法简单，操作方便，能够准确测量水体、沉积物-水界面及沉积物中元素的迁移转化和微生物受到水深变化的影响.
本发明的另一个目的在于提供一种测定测量水深变化影响的的装置，该装置结构简单，测定方便。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术措施随着水深的增加，水库底层的理化条件将发生改变，形成高压、厌氧环境，在水体中的物质均受到水体的压力，受到压力后，会发生哪些变化或产生哪些反应，这就是本发明所要解决的问题，通过对水深变化前即受到压力前样品含量或形态的测定，作为初始值；在测量受压后的样品的含量或形态，通过两者间的差异，来表征其受到水深变化的影响，压力是利用1个大气压(atm)相当于10.34米的水柱所产生的压力这个原理来产生。
用于实现本发明的装置包括一个氮气瓶、无锈钢细管、放气阀、压力罐罐体和车床用三夹夹头。
测定水深变化影响的装置中，产压气体的选用，一般市场比较多的是氧气、氢气、氮气、氦气等；考虑到安全因素，本发明不适宜采用氧气和氢气；可采用氮气和氦气，一般采用氮气，因空气中的氮气的比例将近80％，不会对环境和实验造成污染或带来误差；一般市售氮气瓶，通过减压表(减压表市场上有售)可产生15个左右大气压，即能模拟水深160多米左右；否则，可根据需要特殊要求；氮气瓶连接减压表，通过无锈钢细管通气连接到压力罐罐盖上的进气孔，通过筛选，利用能耐酸酸碱的无锈钢材料(1Cr18Ni19Ti)制作成(将整块无锈钢缸体掏空以保证气密性)压力罐，而本装置的壁厚和容积大小，可根据实验需要而定，本发明能够模拟的最大水深与压力罐的壁厚有着很大的关系，可通过计算得到；压力罐罐盖上包括进气孔和放气阀，压力罐罐盖与压力罐罐体间有一个塑料夹垫，压力罐罐盖与压力罐罐体是通过螺丝连接，利用扳手拧紧，压力罐罐体是通过车床用三夹夹头固定，车床用三夹夹头固定在桌子上。
为实现测定水深变化影响的目的，具体步骤如下(1)准备两份相同的实验样品(沉积物-上覆水或水样)，对它们进行测定，测定要研究受水深变化影响的指标，作为初始值，一份用于试验，另一份作为对照样；(2)向已用车床用三夹夹头固定好的压力罐中加入约2/3体积的蒸馏水，将样品装入封口袋内(如沉积物与上覆水共存时，可考虑封口袋的形状，最好为圆筒状；单独水样测定水中物质时，封口袋形状物要求；)，排净封口袋内所有空气后，放入压力罐内；对照样进行同样操作，放入相同容积，装有体积约2/3蒸馏水的遮光容器内，容器应放在暗处；(3)加上塑料夹垫，盖上压力罐罐盖，用螺丝加紧(上螺丝时，请对称操作，以免因力道不均，破坏缸体的气密性。)，检查放气阀是否关紧；(4)将减压表的阀打开或打到最大(即此时不能通气。)，打开氮气罐的阀门放气后，然后将减压表的阀逐渐关小，向容器内加气，减压表显示的压力为压力罐罐体内压力，直到自己需要的压力即所要模拟的水深为止；对照样内也许冲入少量氮气，以确保其厌氧环境；(5)实验的时间(一般以一天、两天或一周作为时间间隔)，实验的时间可根据具体实验而定，一般通过不同的时间间隔取样，测量在不同的时间水深的影响；(6)实验结束或中途取样，先关掉氮气瓶阀，再通过放气阀门放气，放净后，除去螺丝及压力罐罐盖；
(7)取出样品及对照样，进行步骤(1)操作，测的最终值，通过样品与对照样的比较，可得出其受水深变化的影响；本发明具有如下优点1.可用于准确测定水深变化的影响；2.方便实验室操作，增强研究的连续性和灵活性；3.成本低，能在很大程度上缩减人力和物力的损耗；4.通过本发明的测定，可认为是水深变化所带来的影响；
图1为一种用于测量水深变化影响的装置的结构示意图；图2为放气阀的结构示意图；具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述根据图1可知，车床用三夹夹头8固定在桌子9上，再利用车床用三夹夹头8将压力罐罐体7固定，以确保在用螺丝连接压力罐罐盖6与压力罐罐体7连接时，能够拧紧，放气阀5是实验结束时用来放气的(结构如图2)，进气孔4通过无锈钢细管3，与减压表2连接，减压表2与氮气瓶1连接；按照图2可知，12为放气孔，调节杆11上有螺丝扣，通过扳手10调节调节杆11的高度实现放气阀的放气与关闭；具体测量步骤如下(1)准备两份相同的样品(沉积物-上覆水或水样)，对它们进行测定，测定要研究受水深变化影响的指标，作为初始值，一份用于试验，另一份作为对照样；(2)向已用车床用三夹夹头8固定好的压力罐罐体7中加入约2/3体积的蒸馏水，将样品装入封口袋内(如沉积物与上覆水共存时，可考虑封口袋的形状，最好为圆筒状；单独水样测定水中物质时，封口袋形状物要求；)，排净封口袋内所有空气后，放入压力罐内；对照样进行同样操作，放入相同容积，装有体积约2/3蒸馏水的遮光容器内，容器应放在暗处；(3)加上塑料夹垫，盖上压力罐罐盖6，用螺丝加紧(上螺丝时，请对称操作，以免因力道不均，破坏缸体的气密性。)，检查放气阀5是否关紧；(4)将减压表2的阀打开或打到最大(即此时不能通气)，打开氮气罐的阀门放气后，然后将减压表2的阀逐渐关小，向容器内加气，减压表2显示的压力为压力罐罐体7内压力，直到自己需要的压力即所要模拟的水深为止；对照样内也许冲入少量氮气，以确保其厌氧环境；(5)实验的时间(一般以一天、两天或一周作为时间间隔)，实验的时间可根据具体实验而定，一般通过不同的时间间隔取样，测量在不同的时间水深的影响；(6)实验结束或中途取样，先关掉氮气瓶阀，再通过放气阀5门放气，放净后，除去螺丝及压力罐罐盖6；(7)取出样品及对照样，进行步骤(1)操作，测的最终值，通过样品与对照样的比较，可得出其受水深变化的影响。
权利要求
1.一种用于测量水深变化影响的方法，它包括下列步骤A、准备两份相同的样品，对它们进行测定，测定要研究受水深变化影响的指标，作为初始值，一份用于试验，另一份作为对照样；B、向已用车床用三夹夹头(8)固定好的压力罐罐体(7)中加入2/3体积的蒸馏水，将样品装入封口袋内，排净封口袋内所有空气后，放入压力罐内，对照样进行同样操作，放入相同容积，装有体积2/3蒸馏水的遮光容器内，容器应放在暗处；C、加上塑料夹垫，盖上压力罐罐盖(6)，用螺丝加紧，检查放气阀(5)是否关紧；D、将减压表(2)的阀打开，打开氮气瓶的阀门放气后，然后将减压表(2)的阀关小，向容器内加气，减压表(2)显示的压力为压力罐罐体(7)内压力，在对照样内冲入氮气，符合厌氧环境；E、实验的时间，实验的时间可根据具体实验而定，一般通过不同的时间间隔取样，测量在不同的时间水深的影响；F、实验结束或中途取样，先关掉氮气瓶阀，再通过放气阀(5)门放气，放净后，除去螺丝及压力罐罐盖(6)；G、取出样品及对照样，进行步骤A操作，测得最终值，通过样品与对照样的比较，可得出其受水深变化的影响。
2.一种用于实现权利要求1所述的测量水深变化影响方法的装置，它包括氮气瓶(1)、无锈钢细管(3)、放气阀(5)，氮气瓶(1)连接减压表(2)，无锈钢细管(3)连接压力罐罐盖(6)上的进气孔(4)，三夹夹头(8)固定在桌子(9)上，再用三夹夹头(8)将压力罐罐体(7)固定，压力罐罐盖(6)与压力罐罐体(7)连接。
3.根据权利要求2所述的一种测量水深变化影响方法的装置，其特征在于压力罐罐盖(6)与压力罐罐体(7)间有一个塑料夹垫，压力罐罐盖(6)与压力罐罐体(7)通过螺丝连接。
全文摘要
本发明公开了一种用于测量水深变化影响的方法及装置，首先准备两份相同的样品，测得初始值；其次是向压力罐中加入蒸馏水，将样品放入压力罐内；对照样放入遮光容器内；第三是加上塑料夹垫，盖上罐盖；第四是向容器内加气；第五是取样，测量在不同的时间水深的影响；最后是取出样品及对照样，测得最终值。该装置包括氮气瓶、无锈钢细管、放气阀，氮气瓶连接减压表，无锈钢细管连接进气孔，三夹夹头固定在桌子上，三夹夹头将压力罐罐体固定，压力罐罐盖与压力罐罐体连接。本发明方法简单，操作方便，能够准确测量水体、沉积物－水界面及沉积物中元素的迁移转化和微生物受到水深变化的影响，装置结构简单，测定方便。
文档编号C12Q1/02GK1776422SQ20051001982
公开日2006年5月24日 申请日期2005年11月17日 优先权日2005年11月17日
发明者方涛, 付长营, 徐小清 申请人:中国科学院水生生物研究所