一種淺水海域風暴沉積現場觀測取樣裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種淺水海域風暴沉積現場觀測取樣裝置，用于淺水海域一次風暴潮(或極端大風天氣)作用下海底風暴沉積過程的現場觀測及風暴沉積物原狀樣的取樣工作。
【背景技術】
[0002]風暴潮作為自然界一種常見的極端突發事件，對海岸帶地形地貌的發育演化有著重大的影響，對淺水海域沉積環境的改變非常明顯，因此對淺水海域的風暴沉積進行觀測與取樣研究具有重要的科學意義。
[0003]由于風暴潮發生時，天氣環境惡劣，海上風大浪大，風暴沉積的現場觀測比較困難，所以目前對風暴沉積的研究主要是在風暴潮發生后用箱式取樣器或柱狀取樣器取得沉積物樣品后再送到實驗室對其進行研究。但傳統的風暴沉積取樣方法存在諸多缺陷:首先，海洋沉積物松軟、飽水，傳統的箱式取樣器或柱狀取樣器在取樣過程中易對沉積物層理結構造成擾動并壓縮沉積物樣品；其次，由于是在風暴潮發生后取樣，不易觀察到風暴沉積體與下覆沉積物的分界面，更無法知曉風暴發生時海水對沉積物表面的擾動及沖刷深度。這些存在的問題很大程度上影響了風暴沉積取樣的精度，無法滿足后續研究的要求，給近岸風暴沉積的精細研究帶來很大困難。
[0004]同時，風暴潮期間的沉積過程是非常復雜的，這種傳統的研究方法缺少對風暴沉積過程的直接觀測，只能從所得到的樣品特征中對這一過程進行間接推測，造成人們目前對淺水海域風暴沉積過程的科學認識仍然不足。所以，若能在取樣的同時對風暴潮作用下的近底層水流、波浪、懸沙量、海底沖刷與沉積過程進行現場觀測，了解一次風暴過程中本地沉積物的起動、懸浮，風暴水體攜帶泥沙的沉降淤積，以及風暴潮過后水體對風暴沉積的沖刷等詳細過程，對于我們研究風暴沉積有著非常重要的意義。
[0005]因此，設計一種操作簡便的潮間帶風暴沉積物原位取樣裝置，提高對風暴沉積體的取樣精度并可實現對海底風暴沉積過程的現場觀測，是亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種淺水海域風暴沉積現場觀測取樣裝置，以填補目前淺水海域沒有風暴沉積現場觀測取樣裝置的空白。
[0007]—種淺水海域風暴沉積現場觀測取樣裝置，其特征在于該裝置包括取樣盤，取樣盤下部安裝有將裝置固定在海底的三根固定粧，取樣盤上設置密封槽和支架，支架上通過固定圈固定頂蓋，頂蓋上方安裝有電機和螺旋推進桿，支架兩側安裝濁度儀、激光測距儀、壓力傳感器和海流計，分別對風暴沉積研究期間的水體濁度、沉積物厚度、波浪壓力和海流流速變化特征進行現場觀測，另外裝置還安裝有單片機和電池倉。
[0008]所述三根固定粧可以將裝置牢固的插入海底沉積物中，保證在觀測和取樣期間裝置的穩定性，并可方便的與取樣盤進行拆裝，利于裝置運輸時的穩定。
[0009]所述取樣盤為圓盤狀結構，邊緣設置密封槽，主要用于在風暴潮過程中接受風暴沉積。
[0010]所述頂蓋有效高度10cm，取樣結束后可以通過安裝在上方的電機和螺旋推進桿自動向下運動直至與密封槽相接，將取樣盤上收集的沉積物樣品和其上覆水體進行封閉，并盡可能的保持風暴?/L積的原始狀態。
[0011 ]所述頂蓋為透明有機玻璃材質，便于觀察取樣裝置內的沉積物狀態;其上方有一抽水孔，便于室內實驗時將裝置內的水體抽出。
[0012]所述濁度儀可根據實驗目的和要求進行水平或豎直方向上水體濁度的測定，這一指標可用來表征水體懸浮泥沙的相對濃度。
[0013]所述壓力傳感器和海流計，可以對風暴潮過程中波浪壓力和海流流速變化特征進行測量，得到的這兩項水動力參數是分析風暴潮過程中沉積物起動、懸浮與沉降的重要指標。
[0014]所述單片機可以對濁度儀、激光測距儀、壓力傳感器和海流計測量的時間間隔進行設置。
[0015]顯然，本實用新型結構合理，操作方便，適用于淺水海域風暴潮(或極端大風天氣)作用下海底風暴沉積過程的現場觀測及風暴沉積物原狀樣的取樣工作，與傳統風暴沉積的柱狀或箱式取樣方法相比，具有可同步觀測風暴沉積過程、風暴沉積取樣擾動小精度高、方便安全、自動化程度高等優點。
[0016]本實用新型使用時，通過設定裝置工作的起止時間、各設備觀測的時間間隔等參數，可以實現在特定海域、特定時間段內對風暴潮作用下的近底層水流、波浪、懸沙量、海底沖刷與沉積過程進行現場觀測及沉積物原狀樣的取樣工作，可有效解決傳統研究方法缺少現場觀測、沉積物原狀樣擾動等問題;另外，該裝置自動化程度高，在大風天氣、惡劣海況條件下可以實現大風過程下的現場觀測和取樣工作，有效避免人和船舶在惡劣條件下海上連續觀測、取樣存在的危險。本實用新型對于淺水海域風暴沉積過程研究有著非常重要的意義。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的總體結構示意圖。
[0018]其中，1、固定粧，2、取樣盤，3、密封槽，4、支架，5、頂蓋，6、頂蓋固定管，7、濁度儀，
8、激光測距儀，9、電機，10、螺旋推進桿，11、壓力傳感器，12、海流計，13、單片機，14、電池倉，15、抽水孔。
【具體實施方式】
[0019]如圖1，一種淺水海域風暴沉積現場觀測取樣裝置，其特征在于該裝置包括取樣盤2，取樣盤2下部安裝有將該裝置固定在海底的三根固定粧I，取樣盤2上表面邊緣處設置密封槽3，且取樣盤2上還設有支架4，所述的支架4包括兩根設置在取樣盤2上表面兩側的豎向支撐桿，以及由所述豎向支撐桿進行支撐的一根橫向支撐桿;豎向支撐桿上通過固定圈6固定頂蓋5，橫向支撐桿上安裝有電機9和螺旋推進桿10，所述的電機9通過螺旋推進桿10實現頂蓋5沿豎向支撐桿的上下移動，所述支架4上安裝濁度儀7、激光測距儀8、壓力傳感器11和海流計12，分別對風暴沉積期間的水體濁度、沉積物厚度、波浪壓力和海流流速變化特征進行現場觀測，另外支架4上還安裝有單片機13和電池倉14。
[0020]所述濁度儀7安裝在橫向支撐桿上以進行水平方向上水體懸浮泥沙濃度的測定；或者所述濁度儀7安裝在豎向支撐桿上以進行豎直方向上水體懸浮泥沙濃度的測定。
[0021]所述三根固定粧I可以方便的與取樣盤2進行拆裝，利于裝置運輸時的穩定。
[0022]所述頂蓋5有效高度10cm，可以通過安裝在上方的電機9和螺旋推進桿10自動將取樣盤2上收集的沉積物樣品和其上覆水體進行封閉，并盡可能的保持風暴沉積物的原始狀
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[0023]所述頂蓋5為透明有機玻璃材質，便于觀察取樣裝置內的沉積物狀態;其上方有一抽水孔15，便于室內實驗時將裝置內的水體抽出。
[0024]所述濁度儀7可根據實驗目的和要求進行水平或豎直方向上水體懸浮泥沙濃度的測定。
[0025]利用上述裝置進行淺水海域風暴潮(或極端大風天氣)作用下海底風暴沉積過程的現場觀測及風暴沉積物原狀樣的取樣的實施步驟為:
[0026]①、風暴潮來臨前做好該裝置的前期準備工作，將三根固定粧與取樣盤連接，將全新電池放入電池倉，打開設備，檢查各儀器的工作狀態及數據采集情況。
[0027]②、通過單片機設定裝置工作的起止時間、各設備觀測的時間間隔等參數。
[0028]③、在取樣觀測點挖去部分海底表層沉積物，將裝置垂直壓入海底沉積物中，以取樣盤低于海底2?3cm為宜，在取樣盤上覆蓋挖去的沉積物，恢復觀測點本來底質面貌。在取樣盤上保留2?3cm海底表層沉積物主要是為了便于對風暴發生時海水對沉積物表面的擾動及沖刷深度進行研究。
[0029]④、風暴潮期間取樣盤上接受風暴沉積，同時設備通過濁度儀、激光測距儀、壓力傳感器和海流計分別對風暴沉積觀測期間的水體濁度、沉積物厚度、波浪壓力和海流流速變化特征進行現場觀測、記錄。
[0030]⑤、到達觀測取樣完成時間后，電機驅動螺旋推進桿使頂蓋向下運動直至與密封槽相接，自動將取樣盤上收集的沉積物樣品和其上覆水體進行封閉，以盡可能保持風暴沉積的原始狀態。
[0031]⑥、觀測取樣完成后，通過向上提拉支架將設備提到岸上，拆掉固定粧，利用淡水對裝置進行徹底清洗，防止設備腐蝕。保持裝置水平，運送至實驗室，研究人員即可對樣品和數據進行分析研究。
【主權項】
1.一種淺水海域風暴沉積現場觀測取樣裝置，其特征在于該裝置包括取樣盤(2)，取樣盤(2)下部安裝有將該裝置固定在海底的三根固定粧(I)，取樣盤(2)上表面邊緣處設置密封槽(3)，且取樣盤(2)上還設有支架(4)，所述的支架(4)包括兩根設置在取樣盤(2)上表面兩側的豎向支撐桿，以及由所述豎向支撐桿進行支撐的一根橫向支撐桿;豎向支撐桿上通過固定圈(6)固定頂蓋(5)，橫向支撐桿上安裝有電機(9)和螺旋推進桿(10)，所述的電機(9)通過螺旋推進桿(10)實現頂蓋(5)沿豎向支撐桿的上下移動，所述支架(4)上安裝濁度儀(7)、激光測距儀(8)、壓力傳感器(11)和海流計(12)，分別對風暴沉積期間的水體濁度、沉積物厚度、波浪壓力和海流流速變化特征進行現場觀測，另外支架(4)上還安裝有單片機(13)和電池倉(14)。2.如權利要求1所述的淺水海域風暴沉積現場觀測取樣裝置，其特征在于所述頂蓋(5)上還開設有抽水孔(15)。
【專利摘要】一種淺水海域風暴沉積現場觀測取樣裝置，包括下部安裝有固定樁的取樣盤，且取樣盤還設有支架；支架上固定頂蓋，還安裝有電機和螺旋推進桿，所述的電機通過螺旋推進桿實現頂蓋沿豎向支撐桿的上下移動，支架上安裝濁度儀、激光測距儀、壓力傳感器和海流計，分別對風暴沉積期間的水體濁度、沉積物厚度、波浪壓力和海流流速變化特征進行現場觀測，支架上還安裝有單片機和電池倉。本實用新型結構合理，操作方便，適用于淺水海域風暴潮(或極端大風天氣)作用下海底風暴沉積過程的現場觀測及風暴沉積物原狀樣的取樣工作，與傳統風暴沉積的柱狀或箱式取樣方法相比，具有可同步觀測風暴沉積過程、風暴沉積取樣擾動小精度高、方便安全、自動化程度高等優點。
【IPC分類】G01N1/02
【公開號】CN205300951
【申請號】
【發明人】劉杰, 高偉, 李萍, 徐元芹
【申請人】國家海洋局第一海洋研究所
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年1月21日