[發明專利]一種推進式河床淤積物采樣裝置

有效

• 申請號: 201410602203.8
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104316349A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 王興奎;孟震;楊文俊;曹列凱;李丹勛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于水利量測技術領域，特別涉及到一種推進式河床淤積物采樣裝置。

背景技術

水庫、下游河道、湖泊及入海河口床面上存在大量的泥沙淤積物，對淤積物基本特性的研究尤為重要。如淤積物的干容重能綜合反映顆粒間黏結力及大尺度結構的作用，其大小直接影響淤積物的起動和沖刷運動形式以及對應的數值關系；淤積物中的重金屬污染物直接關系到水源地水質安全，同時重金屬也是限制淤積物土地利用最主要的污染物；病毒通過附著于淤積物可以延長存活時間并通過風暴作用、挖泥、行船，甚至輕度水流等外力作用而重新進入水體。對水庫、下游河道、湖泊及入海河口床面上淤積物的高保真采樣是分析淤積物干容重、基本成分、重金屬污染物，病毒附著情況等基本特性的基礎。

目前國內外關于床面上淤積物采樣方法主要有坑測法和采樣器采樣法。坑測法適用于裸露的河床或灘地，此方法是挖坑采樣；對于常年處于水下的細沙淤積物，目前國內外使用的采樣器主要有滾軸式、環刀、重力式鉆管、旋桿式、活塞式、挖斗式等多種采樣器，這些儀器國內外并無本質差別，都得到了較多的應用。其中滾軸式適用于較軟的表層淤積物采樣；環刀適用于露出水面的淤積物采樣；旋桿式適用于水下軟泥采樣；活塞式鉆管可鉆取3～5m的淤積物；重力式鉆管主要是在樣品提出床面時不漏失，可鉆取0.3～1.5m淤積物；挖斗式適用于0.3m厚表層的粗沙和小卵石采樣。一般地，在淺水區可用挖斗采樣進行顆分，在大水深的庫區主要采用重力法采樣。西華大學的湯積仁等將帶有炸藥活塞的采樣器放到床面，靠炸藥爆炸將采樣器打入床面進行采樣。黃河水利科學研究院的楊勇等將配重750kg的采樣器從高處滑落，靠重力扎入河床中進行采樣，長江上游水文局研制的采樣器與此相似。兩種大水深采樣方法均要將采樣器高速插入河床中，導致采樣器內壁面與淤積物之間具有很大的相對速度，其速度梯度將對淤積物產生很大的剪切力，會明顯改變淤積物的原始形態。此外，采樣深度和位置也難以控制。

目前的水庫、下游河道、湖泊及入海河口床面上淤積物的采樣方法還不能完全保證高保真采樣，有必要提出一種不干擾淤積物、準確定位、一個垂向不同深度處淤積物同時刻多點高保真采樣的裝置。

發明內容

本發明的目的是針對水庫、河道、湖泊及入海河口床面上泥沙淤積物的采樣的實際應用需求，提出了一種推進式河床淤積物采樣裝置，該采樣裝置可以安全可靠、高保真、高精度地對河床淤積物取樣。

本發明提出的一種推進式河床淤積物采樣裝置，其特征在于,該采樣裝置包括操作平臺、探桿、采樣器殼體、采樣器；所述操作平臺安裝在測量船上，所述探桿上端與操作平臺連接，下端與采樣器殼體上端面相連，所述采樣器安裝在采樣器殼體內；操作平臺通過探桿使采樣器下降至采樣位置采樣并提升到測量船上完成采樣工作；所述采樣器殼體由長方形殼體，焊接在該長方形殼體下端的楔形塊體和兩塊翼板構成；該楔形塊體的兩傾斜面位于長方形殼體的兩個側面，該兩塊翼板位于長方形殼體的正面及背面，采樣器安裝在長方形殼體內,在采樣器前端朝向長方形殼體正面,在長方形殼體正面壁開有與采樣器前端相匹配的通孔,用于使采樣器刀具伸出殼體進行采集淤積物樣本。

本發明的特點及效果為：

1.在探桿下壓過程中采樣器殼體的楔形塊體將泥沙往兩側擠壓，在翼板的保護下采樣器正面(采樣環刀推出的平面)的淤積物不會受到擠壓，即采樣器正面需要采集的沙體將保持原始狀態。

2.采樣環刀內壁面與泥沙的相對運動速度很低，由此產生的剪切應力極小，避免了采集到的淤積物的變形，可以達到在陸面用環刀取樣的精度。

3.采樣器由采樣環刀、液壓推進器、環刀刀口封閉門、液壓導桿、手動拉繩和導向滑輪構成，利用液壓推進器通過液壓導桿將采樣環刀從采樣器正面水平緩慢推出，采集淤積物樣本。

4.本發明還可以根據采樣需要串聯多個采樣器殼體，實現沿垂向等間隔的多點同步采樣。

附圖說明

圖1為本發明的采樣裝置總體布置示意圖；

圖2為本發明的采樣器外殼及采樣器結構示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖及實施例對本發明的一種推進式河床淤積物采樣裝置進行詳細說明。