[发明专利]高坝深库分层水样及沉积物柱样一体化人工智能采样装置

说明书

本发明公开一种高坝深库分层水样及沉积物柱样一体化人工智能采样装置，包括采样装置主舱体、姿态平衡传感器、推进器、平衡底座和采样器主体；姿态平衡传感器和采样器主体设置在采样装置主舱体内部；推进器设置在采样装置主舱体外侧；平衡底座位于采样装置主舱体底端。本发明采样装置为具备水下地形高清观测、无扰动采集沉积物柱芯、水体垂向分层精确采样及其关键理化参数实时原位监测于一体的智能采样装置，能灵活运用到复杂条件下的深、浅水体环境中，实现高效精准、无扰动采集湖泊水库、河流海岸等水体大量的序批式完整的沉积物和分层水样，并同步完成分层水样关键理化参数的原位实时监测。

技术领域

本发明属于高坝深库复杂条件下沉积物和上覆水体关键环境样品的采集与水体物化参数现场实时监测技术领域，尤其涉及一种深大水库水样和沉积物一体化人工智能采集装置。

背景技术

在环境科学、生态学、地理科学和海洋湖沼学研究领域中，沉积物因完整忠实地记录了水生生态系统中环境变化的各类信息而被广泛用于研究不同时间尺度下人与自然相互作用的重要信息载体，因此发明一种高效准确、同步监测和完整获取沉积物及分层水体的一体化智能采样装置至关重要。目前广泛应用的仅针对沉积物样品采集的有彼得森蚌状采样器、插杆式柱状采样器(分别有内径5cm、7.5cm和内径9cm等规格)、重力式柱状采样器(内径规格为11cm)，此外还提出了一种水下沉积物采样机器人概念模式等，这些底泥采样装置多数适用于浅水水体样品采集，对于条件复杂的深水大库的底泥和分层水体采集装置无处购置，这无疑将极大地阻碍了科研工作者对复杂条件下深水环境的深入研究与科学认识。

目前，对于深大水库采集柱芯和水体垂向同步监测难度较大，主要包括以下几个方面：1)传统底泥采样方法通常是靠插杆或加挂配重来进行底泥采集，在下沉过程中往往易受风浪水流扰动影响，导致采集成功率低；2)传统采样装置难以实时观测水下地形和底质类型，依靠重力在采样过程将不可避免地造成沉积物表层受到扰动，破坏了沉积物原有的层理结构；3)传统的插杆式采样器在回收采集的沉积物柱芯时，随着泥柱位移逐渐向上，由于水深压力不断变化，造成下层底泥出现掉落，同时还会出现上下层水体掺混现象，使得采集的柱芯和部分底层水体与实际原位的氧化还原条件差别较大，获得的结果往往不真实；4)传统方法都是将沉积物和上覆水体分层采集相隔离开来，加上没有原位实时监测分层水体关键的物化参数，获得的沉积物性质和上覆水体的参数很难进行有效的匹配；5)更为重要的是，传统的采样器通常一次只能完成一个完整柱芯的采集，而沉积物理化性质的时空分异是非常巨大的，这种采样方式势必会造成平行样品间的系统误差增大，往往导致同一区域不同研究结果很难进行有效比对，严重限制了学术成果的交流和学科发展。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高坝深库分层水样及沉积物柱样一体化智能采样装置，该采样装置为具备水下地形高清观测、无扰动采集沉积物柱芯、水体垂向分层精确采样及其关键理化参数实时原位监测于一体的智能采样装置，该装置能灵活运用到复杂条件下的深、浅水体环境中(如高坝深库，近海河口及湖泊河流等水体)，实现高效精准、无扰动采集湖泊水库、河流海岸等水体大量的序批式完整的沉积物和分层水样，并同步完成分层水样关键理化参数的原位实时监测，克服了高坝深库样品采集的重大技术难点，极大地改进了传统方法采样成功率低、沉积物易破坏、偏离样品原位真实情况、数据匹配性差和沉积物时空分异大等不足与缺点。

技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述的一种高坝深库分层水样及沉积物柱样一体化智能采样装置，包括采样装置主舱体、姿态平衡传感器、推进器、平衡底座和采样器主体；所述姿态平衡传感器和采样器主体设置在采样装置主舱体内部；所述推进器设置在采样装置主舱体外侧；所述平衡底座位于采样装置主舱体底端。

所述采样器主体通过机架安装在采样装置主舱体内部，采样器主体由上到下依次设置有高频震动传感器、阵列式采水器、阵列式采泥器、密封舱和照明摄像系统。