[发明专利]一种大口径湖泊柱状沉积物采样设备及系统

说明书

技术领域

本发明涉及湖泊（含水库）沉积柱状样品的采集工具，其优点在于采集到的沉积柱样品量大（口径可大于15cm）、采样过程中表层沉积物不受扰动，所采集的表层沉积物水土界面清晰，沉积物层序保持完好，能采得长达150cm沉积柱状样品，配合分样架，可准确进行所采集沉积柱状样的等距切割。它属于机械领域。

 

背景技术

湖泊沉积物连续记载着区域乃至全球环境变化的信息,是重建历史湖泊-流域环境演化过程重要的载体，在过去全球变化研究中发挥着愈来愈重要的作用。毋庸置疑，如何获取水土界面完整、扰动最小、连续性好的沉积柱是开展湖泊沉积研究的首要前提，因此，湖泊沉积物采样-分样设备非常关键。

目前，获取湖泊、水库等水域沉积物的取样器有抓斗式、箱式、重力式、活塞式和冰冻式等取样钻具。采用抓斗式和箱式取样器取得的样品容易受到扰动，且沉积柱状样长度和样品数量有限，通常不适合作为环境变化研究的对象。虽然活塞式和冰冻式取样器取得样品的质量较高，但其操作较复杂，一般需要庞大的设备，因而取样的费用较高。国内外广泛使用的湖泊沉积柱采样器主要包括：奥地利采样平台、重力采样器，活塞式采样器、箱式采样器，各具优点（如操作简单、扰动性小、取芯率高等）。然而，随着古湖沼学分析技术的日益提高，学科的发展对采样器也提出了新的要求。

首先，随着对湖泊沉积物研究指标的不断拓展，所需的样品量愈来愈大。传统的古湖沼学分析项目主要包括含水量、粒度、磁化率、孢粉、硅藻、放射性测年等，国际上通行的做法是在同一取样点至少采取两个沉积柱才能满足上述指标分析样品量的需要。随着分析技能的提高，愈来愈多的一些古湖沼学指标（也包括一些新发展起来的指标）被逐渐采用，如摇蚊化石、枝角类化石、色素、生物标志化合物（脂肪烃、 脂肪酸、酮等）、植物大化石等，需要更多的沉积物。例如目前重要的沉积古生态指标植物大化石的研究，正常情况下，每个样品至少需要100 ml的沉积物量，而普通的重力采样器（内径5.8 cm或8.4 cm）1cm间隔分样分别仅能提供约26ml，56ml的样量，因此往往需要将若干相邻深度的样品混合来分析，无法满足指标高分辨率分析的要求。

其次，尽管可以通过连续采取多根沉积柱的方法来满足样品量的需要，但由于水面现场采样的多种不可控因素，要实现在同一采样点采取多根长度相当、层位一致、对比性好的钻孔比较困难；并且在进行沉积物人工切样时，不同柱子切割的厚度会存在一定差异，这样便导致了在进行沉积柱-多指标综合对比分析时，往往存在变化不一致的问题，直接影响着环境变化机理的科学解释。

再次，为增加沉积柱样品量，不能简单的对已有采样器进行加大采样管口径、延长采样深度等方法，因为存在以下一些技术难点1）沉积柱样量大，加之采样器（含重锤）重量较大，如何从底泥中提起？ 2）采样器口径变大，沉积物总体重量亦变大，如何保证将沉积柱提到水面上时，沉积柱不脱落？3）分样时，沉积柱体积、重量相对较大，不能像传统小口径的采样器进行沉积物的分样（通常采用手扶式并用活塞将沉积物顶出进行切割），如何将沉积柱等距切割。

发明内容

针对上述以往采样器的不足及技术难点，本发明的目的是提供一种大口径湖泊柱状沉积物采样设备及系统，其特点是可无扰动采集到河流、湖泊、水库等水体大量的序列完整的沉积物，配合设计的沉积柱分样器，可提供大量的沉积物（1cm等距切割可获样品量超过176 ml，重约380 g的沉积物）用于湖泊沉积的多指标分析。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种大口径湖泊柱状沉积物采样设备，包括采样管，所述采样管的上端连接有采样头，所述采样头包括上盖和接杆，所述上盖可拆卸地连接在采样管的上端，所述上盖上设有至少一个出水孔，所述接杆纵向设置在所述上盖的中部，所述接杆上设有配重，所述采样头的中部设有向下开口的导向孔；所述采样管内可拆卸固定有第一活塞，所述第一活塞的中部设有第一通孔，所述第一活塞的上部设有阀门，所述阀门的上部设有能够在所述导向孔内上下滑动的导向杆，所述阀门向上移动，在所述出水孔和第一通孔之间形成出水通道，所述阀门向下移动，密封所述第一通孔。