一种在岸斜钻式采集小型水体底泥的装置和方法与流程

本发明涉及土壤环境监测领域，具体涉及一种在岸斜钻式采集水体底泥的装置和方法。

背景技术：

山水田林湖草的系统保护和修复已经成为政府行动指南和全社会共识。在系统保护和修复过程中，土壤是重要的保护和修复对象，土壤质量是生态环境质量评价的重要指标。因此，在国土空间生态修复、生态环境监测、农田建设评价、地质环境治理、水污染治理过程中，采集土壤样品成为必要程序。按照土壤与水体的相对赋存状态，可划分为陆地上的土壤和水体下的土壤。其中，陆地上的土壤样品可以直接挖取，较为方便。相比之下，由于水体覆盖、底泥松软，水体中土壤(水体底泥)的采集则较为困难。

采集水体底泥，主要有人工涉水采集、排水疏干后采集、非接触式设备采集。前两种方法需要人力和时间成本耗费大，在实际土壤监测中，多采用非接触式设备采集底泥。这些设备中，有基于活塞原理抽取底泥的装置，如，一种用于采集浅型水体底泥的柱状采泥装置，授权公告号cn203811422u；一种采集水体底泥原状样的装置及其采集方法，申请公布号cn107817124a。还有的是在水体下将土壤冷冻并提起的装置，如，一种野外水体底泥采样方法及其装置，申请公布号cn102445363a。还有的是抓斗式垂直抓取底泥的装置，如，箱式深水底泥分层采样器，授权公告号cn203824800u。

这几种设备共同点在于，他们都是直立式，即，在采样的时候，都是将采样设备垂直水面放入水体中，采集底泥。这就要求在采集水体底泥的时候，利用船载、机械辅助设备将采样装置送达采样点上方进行采样。然而，对于小型水体来说，如河沟、水渠、农田、坑塘等，水体小且连通性差，不利于船只、机械辅助设备的进入和转场，就难以实现水体底泥的直立式采样。因此，小型水体底泥的采样成为技术难题。

技术方案

针对上述问题，本发明旨在提供一种岸斜钻式采集小型水体底泥的装置和方法，来克服直立式采样装置在小型水体底泥采样过程中难以实施的问题，提供一种简易可行、有效采集小型水体底泥的装置和操作方法。

本发明的技术方案是：

一种在岸斜钻式采集小型水体底泥的装置,包括把手、支架、连接杆、底泥土钻；所述支架包括套管、地钎、角度固定架；角度固定架的底端固定连接地钎，套管与角度固定架转动连接；所述连接杆一端设有螺柱、一端设有螺孔，多个连接杆螺纹连接，连接杆上设有刻度；所述连接杆穿过套筒，连接杆的一端与把手螺纹连接，连接杆的另一端与底泥土钻螺纹连接；所述把手在转动时，带动连接杆和底泥土钻转动。

进一步地，所述套管外侧焊接有螺柱，螺柱与角度固定架转动连接，螺柱的端部螺纹连接紧固螺帽，旋紧螺帽后固定套管的倾斜角度，用于控制采样连接杆和土钻的倾斜角度和底泥钻取的位置。

进一步地，所述底泥土钻包括土钻腔体、土钻上盖和连接螺柱，土钻上盖的上方设有连接螺柱，土钻腔体与土钻上盖通过螺纹连接；土钻腔体上部设有泄水孔，底泥进入后，水从该孔挤出；土钻腔体下部设有止回阀，防止钻取的底泥漏出，所述止回阀只能向土钻腔体内侧开启，靠近土钻腔体内壁设有复位弹簧，止回阀在开启后自动弹回关闭；土钻腔体底端设置土钻切口。

一种在岸斜钻式采集底泥的方法，该方法依次包括以下步骤：

1)在小型水体岸边安装支架，组装连接杆、把手和底泥土钻，测量底泥土钻长度。

2)推动把手，将底泥土钻推送至采样点水体的上方，让底泥土钻沉入水中，直至探底，然后调整角度固定架，使套管倾角固定。

3)测量连接杆总长度、把手到套管支点的水平距离、把手到套管支点之间连接杆的长度、把手到岸边的水平距离、从连接杆触水点到把手之间连接杆的长度；结合土钻长度计算采样点离岸边距离和采样点水深。

4)转动把手，使底泥土钻向斜下方钻入水体底部，采集底泥。

5)当钻进距离不小于底泥土钻长度后，松开套管的角度固定架，抬起并回拉把手、连接杆和底泥土钻；卸下底泥土钻的上盖，将底泥土钻腔体内的底泥倒出至采样袋。

进一步地，所述步骤3)中采样点离岸边距离、采样点水深的计算公式分别为：

式中，d是采样点离岸边距离、h是采样点水深、l1是底泥土钻长度、l2是从底泥土钻到把手之间连接杆的总长、l3是把手到套管支点的水平距离、l4是把手到套管支点之间连接杆的长度、l5是把手到岸边的水平距离、l6是从连接杆触水点到把手之间连接杆的长度。

进一步地，在所述步骤5)完成之后，可重复步骤2)、3)、4)和5)，调整采样点离岸边距离，实现对不同距离采样点的水体底泥采样。

本发明的有益效果是：

1)装置的结构简单，容易架设，适用于河沟、水渠、农田、坑塘等水体小且连通性差的地方，具有可移动性好的优点。2)通过调整连杆长度、套管倾角和方向，可采集到预定位置的土壤样品，实现定向定位采集。3)经济实用，在岸上采集实体底泥，不用船载或辅助机械动力设备，具有节能动力和成本的优点。

附图说明

图1是本发明的在岸斜钻式采集小型水体底泥装置的结构示意图。

图2是本发明的支架的结构示意图。

图3是本发明的底泥土钻的结构示意图。

图中：把手1，支架2，连接杆3，底泥土钻4；套管21，角度固定架22，地钎23；链接螺柱41，土钻上盖42，泄水孔43，土钻腔体44，止回阀45，土钻切口46。

具体实施方式

以下结合附图和实例用于进一步详细说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示，一种在岸斜钻式采集小型水体底泥的装置包括把手1、支架2、连接杆3、底泥土钻4。

如图2所示，所述支架包括套管21、角度固定架22、地钎23。套管21外侧有焊接的螺柱，螺柱与角度固定架22铰接，螺柱的端部设有螺帽，旋紧螺帽后可以固定套管的倾斜角度，用于控制采样连接杆和土钻的倾斜角度和底泥钻取的位置。

如图3所示，所述底泥土钻上端是土钻上盖42，土钻上盖的上方设有连接螺柱41。底泥土钻中部是土钻腔体44，土钻腔体44与土钻上盖42通过螺纹连接。土钻腔体44上部设有泄水孔43，底泥进入后，水从该孔挤出。土钻腔体44下部设有止回阀45，防止钻取的底泥漏出，所述止回阀44只能向土钻腔体44内侧开启，靠近土钻腔体44内壁设有复位弹簧，止回阀45在开启后自动弹回关闭。底泥土钻下端是土钻切口46。

所述连接杆3一端设有螺柱、一端设有螺孔，多个连接杆3相互连接在一起，连接杆3上设有刻度。在组装装置的时候，所述连接杆1穿过套管21，连接杆的一端与把手1的螺孔连接，连接杆的另一端与底泥土钻4连接。所述把手1在转动时，可以带动连接杆3和底泥土钻4转动。根据采样点到岸边距离的长短，可以连接多个连接杆。

实施例2

实施例1中所述的在岸斜钻式采集装置的小型水体底泥采集方法，详细实施步骤包括：

1)将整套装置运送到在小型水体岸边。然后，安装支架1，包括利用重物敲击使地钎23嵌入岸中，再安装角度固定架22和套管21，此时，使套管21保持可上下调整倾角的状态。利用米尺测量底泥土钻长度。估计采样点的距离，组装多个连接杆，使连接杆穿过套管，在连接杆两段分别安装把手1和底泥土钻4。

2)推动把手1，将底泥土钻4推送至采样点水体的上方，让底泥土钻4自由沉入水中，直至探底，然后利用扳手旋紧调整角度固定架22上的螺帽，使套管21的倾角固定。

3)根据连接杆上的刻度，读取从底泥土钻到把手之间连接杆的总长、把手到套管支点之间连接杆的长度、从连接杆触水点到把手之间连接杆的长度，利用米尺测量把手到套管支点的水平距离、把手到岸边的水平距离。然后计算采样点离岸边距离、采样点水深。

式中，d是采样点离岸边距离、h是采样点水深、l1是底泥土钻长度、l2是从底泥土钻到把手之间连接杆的总长、l3是把手到套管支点的水平距离、l4是把手到套管支点之间连接杆的长度、l5是把手到岸边的水平距离、l6是从连接杆触水点到把手之间连接杆的长度。

4)转动把手1，使底泥土钻4向斜下方钻入水体底部，采集底泥，此时止回阀45向底泥土钻内侧开启，底泥通过止回阀45进入土钻腔体44。

5)当钻进距离不小于底泥土钻4长度后，旋开角度固定架的螺帽，使得套管松开，可以上下改变倾角。然后，将连接杆2和底泥土钻4抬起，回拉把手1、连接杆2和底泥土钻4，此时止回阀在复位弹簧的作用下关闭。待底泥土钻4回收到岸边，卸下底泥土钻的上盖42，将底泥土钻腔体44内的底泥倒出至采样袋。

6)需要采集附近其他样点的底泥时，可重复步骤2)、3)、4)和5)，调整连杆1长度、套管21倾角和方向，实现对不同距离采样点的水体底泥采样。需要转移至于其他采样点时，可拆卸装置，运送至其他采样点后重新组装。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不能脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。