打开文本图片集

摘要 鉴于传统的柱状采泥器、抓斗式采泥器比重较大，受海流、水深、底质情况制约，采样成功率低的问题，借鉴了船锚的工作原理，研制了锚式表层沉积物采集装置。其重量为抓斗式采泥器的1/3，操作简便，成功率近100%，可以推广使用。该文介绍其结构和工作过程。

关键词 锚式表层沉积物采集装置；结构；工作过程

中图分类号 TH766+.73 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）20-0191-01

One Anchor-Device Sampler for the Surface Sediment Collection

XUE Bin GUO Yuan-ming LI Tie-jun CUI Xue-liang ZHANG Yu-rong ZHU Jian

（Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang Province，Key Research Station for Fisheries Resources of Main Fishing Ground，Ministry of Agriculture，Key Laboratory of Sustainable Utilization of Technology Research for Fishery Resource of Zhejiang Province，Zhoushan Zhejiang 316100）

Abstract One anchor-device sampler for the surface sediment collection was invented since conventional surface sediment sampler was too heavy for cancellation water current，depth，sediment condition and the sampling success rate. The new sampler like boat anchor whose quality was 1/3 of grab sampler′s. What′s more，the new sampler was very easy to operate and its success rate was nearly 100%，so it should be applied and popularized.In the paper，the structure and working process were introduced.

Key words anchor-device sampler for the surface sediment collection；structure；working process

水域表层沉积物是水文、物理、化学、生物、地形、物源、地质构造乃至海平面变化等诸多因素，在沉积物形成过程中的综合体现，是地质学、环境学、海洋学等学科不可或缺的科学研究对象，广泛应用于水域生态环境评价、污染事故调查等实用领域[1-4]。因此，科学高效沉积物采集装置的研制具有科学和现实的双重意义。

传统的柱状采泥器、抓斗式采泥器是采用比重较大的，如不锈钢或嵌入铅块的不锈钢做原料，利用装置从水体表层向水体下的重力与浮力差，获得足够的冲量后，插入海床、河床或湖床下一定深度，之后通过“关门”机构将沉积物封闭在装置内，从而得到所需的沉积物样品。利用装置向下的冲量，这一类型的采泥装置有2个明显的缺陷：一是在强海流区，装置垂直向下的冲量大部分会被海流带来的横向的水平向冲量所抵消，当装置触底后，尤其冲量不够，不能采集足够的样品量，甚至一无所获，采样效率较低；二是为了克服海流、地形等不利因素的制约，此类采泥装置不得不加大装置的自重以获得足够大的冲量，这样必须配套电动绞车等起重设备，同时加大了操作人员的工作强度与难度。因此，发明一种轻便高效易于操作的表层沉积物采集装置（以下简称采泥器）是非常有益且十分必要的。该研究发明的锚式表层沉积物采集装置正是基于上述问题进行了改进，其克服了传统采泥器依赖完全自重的采样模式，效仿类似船锚的原理工作，经实际验证效果十分理想，采样成功率近100%，可以推广使用。

1 装置结构

针对上述现有技术的不足，充分考虑了海洋、湖泊等水域的特征，同时满足科学和现实应用的要求，设计了锚式表层采泥器，其基本原理类似船锚，并因此命名（图1、2）。其大致可以分为4个主要组成部分：①沉积物的容纳采集器——一个“V”型槽；②平衡定向杆；③垂直平衡定向杆可180°旋转的镇重杆；④一个由机械连杆关联的焊接于“V”型槽的上、下盖。

“V”型槽由4片钢板组成，其中2片一边焊接在一起，形成一个90°的二面体，另外2片将二面体的两侧封住；在“V”型槽的开口中心位置用一个宽度约5 cm的钢板焊住横梁，横梁左右两侧对称用转轴焊接出采泥器2个上盖；在“V”型槽的开口与横梁平行的两边缘下部也对称用转轴焊接出2片钢板，作为采泥器的下盖；一个机械连杆分别于上盖和下盖的中心位置用转轴焊接在一起。90°的二面体的缝合边下部两端各焊接一个带有环形孔洞的钢片，一个钢制空心的定向平衡杆从孔洞穿过，其对称的初露在“V”型槽的两边，并用螺栓固定，定向平衡杆使采泥器只能沿“V”型槽开口方向运动，而不出现左右倾斜或反转的情况；一个钢制镇重杆从横梁中心焊出，在镇重杆的下端长度约1/5处，设置一个可以沿横梁长边垂直方向180°转动的轴。

2 工作过程

锚式表层沉积物采集装置工作过程类似于船锚收放。采样时，将采泥器抛离船体，采泥器会随水流远离采样船，在弱流场区域，可以在抛下采泥器后，令采样船沿着抛离方向的相反方向行驶一段距离，这样采泥器与海底面形成一个小角度，增大拖拽过程的向下的抓力，保证样品量。在此过程中，当下盖与海底接触时，通过机械连杆将上盖撑起，随着装置的拖拽过程，将底质沉积物挖进“V”型槽内；当下盖与海底脱离时，由于其自身的自重力，通过机械连杆将上盖拉下，上盖与 “V”型槽内闭合，将沉积物锁在装置内。通过舟山市北部5～85 m深的强流近岸和离岸水域采样证明，采样成功率达100%，有效地克服了强海流和水深条件对表层沉积物的采集制约。

3 结语

锚式表层沉积物采集装置巧妙地借用了船锚的工作原理，创造性地发明了上、下盖机械连杆系统，实现了底质沉积物的采集与保存。由于其不同于传统采泥器的工作方式，其仪器自重仅为抓斗式采泥器的1/3，甚至更轻，大大减轻了采样人员的工作强度，提高了采样效率，尤其是降低了强水流海域表层沉积物的采样条件，样品规格符合相关实验和规范的要求，具有应用和推广价值。

4 参考文献

[1] 李家彪.东海区域地质[M].北京：海洋出版社，2008：154.

[2] 施青松，周青松，张健，等.南麂列岛附近海域潮间带水环境质量现状评价与分析[J].东海海洋，2004，22（4）：51-57.

[3] 黄慧珍，唐保根，杨文达，等.长江三角洲沉积地质学[M].北京：地质出版社，1996：14.

[4] 傅财华，蒋霞敏，王欣欣，等.南麂列岛大柴屿潮间带底栖海藻分布特征[J].宁波理工大学：理工版，2011（2）：25-30.