稀薄淤泥定深取样器及应用该种取样器的淤泥取样方法与流程

本发明涉及一种淤泥取样装置及取样方法，更具体地说，它涉及一种稀薄淤泥定深取样器及应用该种取样器的淤泥取样方法。

背景技术

淤泥取样是为了研究排入水体的污染物在底泥中的积累、分布、转化和迁移的规律，是被广泛应用于环境、水文等领域的一种调查手段。目前针对淤泥的取样设备多种多样，对沙质底泥可用圆锥式采样器、钻头式采样器、悬锤式采样器等；对底泥为卵石时，用锹式采样器、蚌式采样器取样。

而采集湖泊、河流等水体底部稀薄淤泥时，多采取样抓斗抓取表层淤泥样品。该种取样方法，虽然操作简单，但是其采样容易受环境影响。在水流大、淤泥稀薄的环境中取样时，采集的样品容易受水流影响而被冲散，采集的样品不具有代表性。而且，该种用抓斗抓取表层淤泥作为样品的采样方式，无法通过采集的样品纵向对比不同深度层次淤泥的差别。

因此，针对上述不足，本发明提供一种稀薄淤泥定深取样器及应用该种取样器的淤泥取样方法。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种稀薄淤泥定深取样器，其具有结构简单、使用便捷且受环境因素影响小、适用于在水流量大淤泥稀薄的地方进行定深取样的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种稀薄淤泥定深取样器，包括取样管，所述取样管的底端可拆卸设置有端封头、顶端铰接设置有封盖；还包括设置于取样管的内腔用于驱使封盖封闭取样管顶端开口的弹性锁固部件，和连接于封盖顶面用于驱动封盖转动打开的驱动部件；所述取样管的顶端还设置有用于与钻压设备连接的连接部件。

通过采用上述技术方案，利用本发明的取样器进行定深取样前先通过连接部件将定深取样器和手摇钻机等钻压设备连接，然后借助钻压设备将取样器底端朝下竖直于插入待取样的淤泥，至指定深度。待取样器插入到位后，通过驱动部件操控铰接设置的封盖向上转动，以开启取样管的顶端开口。稀薄的淤泥由于流动性好，可以自行从取样管的顶端开口流入取样管内。保持取样管的顶端开口处于打开状态一端时间后，释放驱动部件对封盖的拉拽力。在弹性锁固部件的作用下，封盖反向转动至将取样管的顶端封堵。再借助钻压设备将取样管整体从淤泥内抽出。抽出取样器的过程中由于封盖的阻挡作用，采集到的样品不易溢出甚至被水流等冲散。相较于常规的抓斗抓取采样，对环境的适应性更好，尤其适用于河流、湖泊等水流量大处的稀薄淤泥环境的取样。且根据取样器插入深度的不同，可以实现对不同深度位置的淤泥的取样。同时，本发明的取样器具有结构简单、生产制造成本低、使用便捷的优势。

进一步地，所述端封头包括圆锥状的本体和圆环状的连接部，所述端封头的本体通过连接部与取样管的底端可拆卸固定连接。

通过采用上述技术方案，使得取样器插入淤泥时阻力更小，插入过程中不易造成取样器轴线偏离竖直方向，也不易损坏取样器。

进一步地，所述连接部的内圆周侧壁上设置有内螺纹，所述取样管的外圆周侧壁上设置有用于与所述内螺纹配合的外螺纹。

通过采用上述技术方案，完成样品采集后，旋转即可将取样管端部的端封头拆下，以倒出取样管内的样品，操作简单便捷。使用完成后将端封头清理干净后，利用内螺纹和外螺纹的配合，连接于取样管的底端即可。

进一步地，所述弹性锁固部件包括若干弹力方向与取样管的轴线方向一致的锁固弹簧，所述锁固弹簧一端固定连接于封盖的底壁、另一端固定连接于取样管的内圆周侧壁。

通过采用上述技术方案，通过驱动部件驱动封盖转动时，锁固弹簧被拉伸，释放驱动部件对封盖的拉拽力后，锁固弹簧恢复形变，使得封盖自动复位至将取样管的顶端开口封闭的状态。

进一步地，所述驱动部件包括固定设置于封盖顶面的固定环、和固定连接在固定环上的拉绳。

通过采用上述技术方案，通过拉绳控制封盖的转动不仅操作便捷，而且长度可调节，不易受环境因素干扰。选用防水耐腐材料的拉绳，使用寿命长，受水深、淤泥深度等因素的影响小，不易出现卡顿造成封盖无法开启，而且更换方便。

进一步地，所述固定环设置于封盖顶面远离封盖铰接位置一侧。

通过采用上述技术方案，拉动拉绳驱动封盖转动打开时，力矩更大，驱动封盖开启的操作更省力，可以适用于在不同粘稠度淤泥条件下进行操作。

进一步地，所述连接部件包括固定盘、连接杆和若干根轴线方向与取样器轴线方向一致的固定杆；所述固定杆沿取样器的周向等间距分布，且一端固定于取样器的外圆周侧壁、另一端与固定盘固定连接；所述连接杆垂直于固定盘的顶面、固定设置与于固定盘的顶面几何中心处。

通过采用上述技术方案，一方面通过多根固定杆将固定盘与取样管固定连接，连接牢靠。将取样器插入淤泥的过程中，不易出现变形。另一方面，连接杆垂直于固定盘、且位于固定盘的顶面几何中心处，可以使得利用钻压设备将取样器压入淤泥的过程中，施力方向基本与取样管的轴向重合，不仅省力、而且不易造成偏差。

进一步地，所述固定杆共设置有三根。

通过采用上述技术方案，使得固定盘安装稳固，下插取样器的过程中不易出现扭转、变形等，同时最大程度减小了因为固定杆、固定盘的存在对取样器下插造成的阻力。

进一步地，所述取样管的底端外径小于顶端外径。

通过采用上述技术方案，相较于圆柱状的取样管，插入淤泥时的阻力更小，更容易精准地将取样器插入至指定深度，进行定深采样。

针对现有技术存在的不足，本发明的另一目的在于提供一种稀薄淤泥定深取样方法，其具有操作简单、可实现在水流量大淤泥稀薄条件下的准确取样、采集的样品代表性高的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种稀薄淤泥定深取样方法，使用上述稀薄淤泥定深取样器进行定深取样，具体包括如下步骤，

步骤一、通过连接部件将取样器与钻压装置固定连接；

步骤二、利用钻压装置驱动取样器以端封头朝下的状态插入至淤泥内，至指定深度；

步骤三、通过驱动部件驱动取样管顶端的封盖开启，并维持一段时间以使淤泥从取样管的顶端开口流入取样管内；

步骤四、解除驱动部件的作用，在弹性锁固部件的作用下封盖将取样管顶端的开口封闭；

步骤五、利用钻压装置驱动取样器回退取出取样器后，拆除取样管底端端封头，即可倒出采集的淤泥样；

步骤六、对采集的淤泥样封存标号后，将端封头重新安装至取样管的底端；

步骤七、将取样器清理干净后，重复步骤二至步骤六，对不同深度的淤泥进行采样。

通过采用上述技术方案，操作步骤简单，在水流量大、淤泥稀薄环境下的取样操作受环境因素的影响小，保证了采集的样品的代表性。同时，通过该种方法可以实现对不同深度区域淤泥样品的采集，相较于传统的抓斗抓取采样具有更好的广适性。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的取样器结构简单，插入淤泥层的指定深度后，通过驱动部件可以操控封盖转动，使得淤泥能从取样管顶端开口流入取样管内，释放驱动部件对封盖的拉拽力后在弹性锁固部件的作用下，封盖可以自动转动至将取样管封闭，抽出取样器的过程中采集的淤泥样品不易被水流冲走，保证了采集样品的代表性，适用于水流量大、淤泥稀薄环境下的采样；

2、通过拉绳操控封盖的开启，不仅操作便捷，而且受水深、淤泥厚度等环境因素的限制少；

3、本发明公开的稀薄淤泥定深取样方法，操作步骤简单，在水流量大、淤泥稀薄环境下的取样操作受环境因素的影响小，保证了采集的样品的代表性，同时通过该种方法可以实现对不同深度区域淤泥样品的采集，相较于传统的抓斗抓取采样具有更好的广适性。

附图说明

图1为实施例1中稀薄淤泥定深取样器的结构示意图；

图2为实施例1中稀薄淤泥定身取样器的剖视图；

图3为图2中a部分的放大图；

图4为图2中b部分的放大图。

图中：1、取样管；11、外螺纹；12、固定块；2、端封头；21、本体；22、连接部；221、内螺纹；3、封盖；31、固定环；4、锁固弹簧；5、拉绳；6、固定杆；7、固定盘；8、连接杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种稀薄淤泥定深取样器，参照图1，其包括中空圆柱状的取样管1，取样管1的底端可拆卸固定设置有端封头2、顶端设置有用于封闭取样管1顶端开口的圆板型的封盖3、以及用于将取样器与钻压装置固定连接的连接部件。

参照图2和图3，端封头2包括圆环状的连接部22和圆锥状的本体21。连接部22的内圆周侧壁上设置有内螺纹221，取样管1底端的外圆周侧壁上设置有内螺纹221。将端封头2套设在取样管1的底端，旋紧，通过内螺纹221和外螺纹11的配合，可以将端封头2固定安装在取样管1的底端。将取样器插入淤泥的过程中，端封头2的圆锥状本体21具有减少下插阻力、便于取样器插入淤泥的作用。样品采集完成后，旋转即可将端封头2拆除，使得倒出采集的样品的操作方便。

参照图2和图4，取样管1顶端的开口处设置有覆盖取样管1顶端开口的封盖3，封盖3与取样管1之间轴铰接设置。封盖3可以绕铰接位置在竖直平面内旋转，以控制取样管1顶端开口的开启或关闭。

参照图2和图4，圆板状的封盖3与取样管1的外圆周侧壁之间通过转轴铰接连接。取样管1内设置有弹力方向和取样管1的轴线方向一致的锁固弹簧4。本实施例中锁固弹簧4设置有一处，且锁固弹簧4的顶端连接于封盖3底面远离铰接位置一侧，底端通过取样管1内侧壁上的固定块12固定连接。锁固弹簧4的弹力方向与取样管1的轴线方向一致，在不对封盖3施加外力的前提下，由于锁固弹簧4的存在，封盖3处于将取样管1顶端的开口封闭的状态。

参照图2和图4，封盖3的顶端还连接有驱动部件，驱动部件包括固定设置在封盖3顶面的固定环31、和与固定环31固定连接的拉绳5。为了使得拉拽封盖时更省力，固定环31设置于封盖3顶面远离铰接位置一侧。拉绳5可以选用强力好、耐化学腐蚀的材质，如：聚乙烯、聚丙烯、碳纤维等，本实施例中选用聚丙烯纤维绳。进行取样操作时，通过手动拉拽拉绳5，可以驱动封盖3转动，取样管1顶端的开口开启，淤泥可以自取样管1顶端开口流入取样管1内。释放拉绳5的拉拽力后，在锁固弹簧4的作用下，封盖3可以自动转动至将取样管1顶端的开口封闭。

参照图2和图4，进行取样操作时，需要借助外部驱动力以驱使取样器插入或者抽离淤泥，因而需要与手摇钻机等钻压设备连接。为了将取样器与钻压设备连接，取样管1的顶端还固定连接有连接部件。连接部件包括平行于封盖3设置的固定盘7、用于将固定盘7与取样管1固定连接的若干根固定杆6、以及用于将取样器和钻压设备固定连接的连接杆8。本实施例中固定杆6共设置有三根，且沿取样管1的周向等间距分布。固定杆6一端与取样管1的外圆周侧壁之间焊接固定，另一端与固定盘7的外圆周侧壁之间焊接固定，使得固定盘7保持平行于封盖3、且轴线和封盖3轴线重合的状态。同时固定盘7和封盖3之间预留足够距离，以供封盖3转动打开。连接杆8垂直于固定盘7的顶面，且焊接固定于固定盘7的顶面几何中心处。连接杆8远离固定盘7的一端还设置有螺纹，以便于与钻压设备固定连接。

工作原理如下：

本发明的稀薄淤泥取样器的结构简单，生产制造成本低且使用方便。取样时，借助钻压设备将取样器插入淤泥层的指定深度后，通过连接在封盖3顶面的拉绳5拉拽封盖3。封盖3绕铰接位置转动，取样管1的顶端开口开启，同时封盖3转动的过程中锁固弹簧4被拉绳5。取样管1的顶端开口开启后，淤泥能自行从取样管1的顶部开口处流入取样管1内。保持取样管1的开口呈开启状态一段时间后，松开拉绳5，释放对封盖3的拉拽力。此时，锁固弹簧4恢复形变，从而使得封盖3转动至将取样管1的顶端开口封闭，再借助钻压设备将取样器从淤泥层中抽离。抽离过程中由于锁固弹簧4的存在，取样管1的顶端开口始终处于封闭状态，使得不会受水流、淤泥的流动等因素影响，已经采集的样品不会被水流冲散，采集的样品代表性高。需要采集不同深度的淤泥样品时，将取样器插入指定深度即可，相较于传统的抓斗抓取采样，受环境因素限制少、采集的样品代表性高、而且可以采集不同深度处的淤泥样品进行纵向对比，本发明的取样器尤其适用于对水流量大的湖泊、河流等处的稀薄淤泥的采样。

实施例2

一种稀薄淤泥定深取样器，实施例2以实施例1为基础，其与实施例1的区别在于：取样管1的底端外径小于取样管1的顶端外径、呈底端尺寸小顶端尺寸大的倒置的圆台状，使得取样器在插入淤泥的过程中，阻力更小，利于取样器保持竖直状态下插至淤泥层的指定深度，进行定深取样。

实施例3

一种稀薄淤泥定深取样方法，本实施例借助实施例1所述的稀薄淤泥定深取样器进行定深取样，具体包括如下步骤，

步骤一、将取样器的连接杆8与手摇钻机连接；

步骤二、利用手摇钻机驱动取样器以端封头2朝下的状态插入至淤泥内，至指定深度；

步骤三、取样器插入至指定深度后，拉拽拉绳5使取样管1顶端的封盖3克服锁固弹簧4的弹力绕其铰接点转动，取样管1的顶端开口开启，维持拉拽封盖3的状态一段时间使淤泥自行流入取样管1内；

步骤四、释放拉绳5对封盖3的拉拽力，锁固弹簧4恢复形变使得封盖3将取样管1顶端的开口封闭；

步骤五、利用手摇钻机驱使取样器抽离淤泥层；拆除取样管1底端端封头2，即可倒出采集的淤泥样；

步骤六、对采集的淤泥样封存、标号后，将端封头2重新安装至取样管1的底端；

步骤七、将取样器清理干净后，重复操作步骤二至步骤六，对不同深度的淤泥进行采样。

实施例4

一种稀薄淤泥定深取样方法，本实施例借助实施例2所述的稀薄淤泥定深取样器进行定深取样，具体包括如下步骤，

步骤一、将取样器的连接杆8与手摇钻机连接；

步骤二、利用手摇钻机驱动取样器以端封头2朝下的状态插入至淤泥内，至指定深度；

步骤三、取样器插入至指定深度后，拉拽拉绳5使取样管1顶端的封盖3克服锁固弹簧4的弹力绕其铰接点转动，取样管1的顶端开口开启，维持拉拽封盖3的状态一段时间使淤泥自行流入取样管1内；

步骤四、释放拉绳5对封盖3的拉拽力，锁固弹簧4恢复形变使得封盖3将取样管1顶端的开口封闭；

步骤五、利用钻压装置驱使取样器抽离淤泥层；拆除取样管1底端端封头2，即可倒出采集的淤泥样；

步骤六、对采集的淤泥样封存、标号后，将端封头2重新安装至取样管1的底端；

步骤七、将取样器清理干净后，重复操作步骤二至步骤六，对不同深度的淤泥进行采样。

采用实施例3和实施例4的方法均可以实现对淤泥层不同深度处的淤泥进行定深采样，而且采集样品过程中不易受水流速度、淤泥流动等环境因素的限制，相较于传统的抓斗抓取采样，采集的样品更具有代表性和纵向对比性，尤其适用与对水流量大且淤泥稀薄的湖泊、河流等处淤泥样品采集。

上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。