一种湖泊细颗粒物捕获装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种湖泊细颗粒物捕获装置，包括支架、浮标定时释放系统和若干竖直放置于所述支架内，顶端开口、底端封闭的捕集管，支架上连接有竖直向上的硬质投放杆，其长度大于等于湖泊的水深，底部与支架螺纹连接，支架的底部设置有向下凸出的底部固定杆，侧面分别设置有向外凸出的侧面固定杆，浮标定时释放系统包括穿过定时锁，一端连接于支架中部，另一端连接浮标的缆绳，定时锁置于水底并距离支架20m以上，缆绳的总长度满足：水深≤L≤a+水深/2，其中L为缆绳总长度，a为定时锁与支架之间的距离。该装置结构简单，安装便捷，安装、收集过程中对底泥的扰动很小，适用于风浪及人为扰动剧烈的大型富营养化浅水湖泊的细颗粒物捕获。

A device for trapping fine particles in lakes

The invention discloses a lake fine particulate matter trapping device, which comprises a support, a buoy calibration release system and several vertical trapping pipes placed in the support, with an opening at the top and a closed bottom. A rigid vertical throwing rod is connected on the support, whose length is greater than or equal to the water depth of the lake, and the bottom is connected with the support threaded. The bottom of the support is provided with a bottom fixed rod protruding downward, and the side fixed rod protruding outward respectively. The buoy calibration release system includes a cable that passes through a timing lock, one end is connected to the middle of the support, the other end is connected to the buoy, and the time lock is placed at the bottom of the water and more than 20 meters away from the support. The total length of the cable is satisfied: The water depth is less than L < A + water depth/2, where L is the total length of the cable and a is the distance between the timing lock and the bracket. The device has simple structure, convenient installation and little disturbance to sediment during installation and collection. It is suitable for the capture of fine particulate matter in large eutrophic shallow lakes with severe wind wave and human disturbance.

【技术实现步骤摘要】
一种湖泊细颗粒物捕获装置
本专利技术属于湖泊环境地球化学领域，涉及一种富营养浅水湖泊抗风浪扰动多通道再悬浮-沉降细颗粒物捕获装置，特别是适用于风浪扰动剧烈、水体浮游植物生物量大、再悬浮-沉降细颗粒污染物浓度高的富营养化浅水湖泊沉降颗粒物捕获，可用于浅水湖泊水体再悬浮-沉降通量观测及水体再悬浮及藻源性自生细颗粒物理化性质时空变化状况的研究等。
技术介绍
表层底泥粒径通常约有80%左右处于50μm以下，以粉粒及黏粒为主，且浅水湖泊水深通常在6m以下，表层松散的底泥极易受到风浪扰动而再悬浮，成为水体中的细颗粒物。如我国太湖、巢湖等大型浅水湖泊，在一次8ms-1风速的扰动下，水柱中总悬浮颗粒物浓度最高可增加数十倍。此外，我国多个大型浅水湖泊面临着严峻的富营养化问题。如我国太湖、巢湖、滇池等典型重度富营养化浅水湖泊，近年来每年藻华持续时间均在250天以上，面积最大曾达到整个湖泊面积的75%以上。在富营养化状况如此严重的大型浅水湖泊中，浮游植物是水体中颗粒物的主要来源之一。已有研究表明，在富营养化严重的浅水湖泊中，藻类等浮游植物残体约占水体内细颗粒物的43%甚至更高。在富营养化严重的浅水湖泊中，研究水体再悬浮-沉降细颗粒物的沉降通量及来源对湖泊污染整治实践及水生态系统物质迁移转化机制归驱具有重要意义。传统的沉降颗粒物捕获器多应用于海洋水体中（CN2461855Y，CN100539831C，CN103039411B，CN104122070A，CN104458344A等），在湖泊水体，尤其是风浪扰动剧烈的富营养化浅水湖泊中，相关捕集装置缺乏，制约了富营养化浅水湖泊中再悬浮-沉降细颗粒物的研究。部分装置已关注于湖泊水体中颗粒物的捕获（CN205120412U，CN101162186A），然而，这些装置均为浮标锚定式捕获器。使用浮标漂浮于水面的形式，捕获装置悬浮于水柱中，在浅水湖泊中极易受到风浪扰动影响而大幅度震动，且震动过程中极易带动水下锚定装置，从而导致捕获器附近表层松散的底泥再悬浮，成为水体中的细颗粒物，使得捕获装置周围水柱颗粒物浓度陡增，增加沉降至捕获装置中的颗粒物量，或使得捕获装置发生倾斜或倒伏，加大沉降颗粒物捕获误差，极大地影响了捕获的精确性。此外，我国太湖、巢湖等大型浅水湖泊均存在渔业、航运等人类活动频繁情况，颗粒物捕获装置浮标漂浮在水面时极易受到人类活动的扰动，甚至因此遭到破坏，导致颗粒物捕获工作难以进行。为了减小浮标锚定造成的二次扰动及对捕获装置造成的破坏给沉降颗粒物捕获造成的误差，须在装置投放、捕集及回收过程中尽量消除装置对周边松散表层底泥的扰动，降低其受到扰动破坏的概率。我国浅水湖泊富营养化问题突出，藻源性有机颗粒是湖泊沉降细颗粒物的重要组成部分。然而，已有的颗粒物捕获装置在捕获过程中未能考虑沉降细颗粒物中易降解有机组分的降解，无法满足在长时间序列下对藻源性有机颗粒中组分的研究需要。通常，在颗粒物捕集管中加入福尔马林或1g/LNaCl溶液可防止沉降颗粒物中有机组分的降解。然而，在我国大型浅水湖泊中，由风浪扰动、人为扰动、水文环境变化造成的水体交换强烈，传统的浮标锚定式捕集管摆动较大，其中的福尔马林或NaCl溶液将迅速与水柱中的湖水发生交换，由此难以达到防止沉降颗粒物中有机组分降解的目的。针对目前已公开的专利或文献的报道，尚未能解决颗粒物捕获装置在风浪扰动剧烈的浅水湖泊中抗风浪扰动及人为扰动问题，且富营养化浅水湖泊中沉降有机颗粒组分迅速降解问题也未能得到有效解决。
技术实现思路
鉴于已有水体颗粒物捕获装置的缺陷，本专利技术旨在提供一种适用于风浪及人为扰动剧烈的大型富营养化浅水湖泊多通道再悬浮-沉降细颗粒物捕获装置，旨在通过简单的结构、便捷的安装及实施过程、优良的捕获稳定性解决大型富营养化浅水湖泊中再悬浮-沉降细颗粒物捕获误差大、易受风浪及人为扰动破坏等技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种湖泊细颗粒物捕获装置，包括：支架、浮标定时释放系统和若干捕集管；所述捕集管竖直放置于所述支架内，所述捕集管顶端开口，底端封闭；所述支架上连接有竖直向上的硬质的投放杆，所述投放杆的长度大于等于湖泊的水深，所述投放杆底部与所述支架螺纹连接；所述支架的底部设置有向下凸出的底部固定杆，所述支架的每个侧面分别设置有向外凸出的侧面固定杆；所述浮标定时释放系统包括定时锁、缆绳和浮标，所述缆绳一端连接于所述支架中部，另一端连接所述浮标，所述定时锁置于水底并距离所述支架20m以上，所述缆绳穿过所述定时锁的锁扣，所述缆绳的总长度满足下式：水深≤L≤a+水深/2；其中L为缆绳总长度，a为所述定时锁与所述支架之间的距离。底部和侧面的固定杆可防止支架倒伏，并且在此长度范围内的缆绳，既可以在锁定状态时避免人类的水面活动对装置的影响，又可以在释放状态时确保浮标到达水面。进一步的，所述支架包括若干竖直的通道，所述通道的数量大于等于所述捕集管的数量，每个所述通道容纳一个所述捕集管。竖直设置的通道可以防止捕集管在支架内倒伏。进一步的，所述通道俯视对称分布。进一步的，所述支架包括平整的底部、方格网和竖直支撑部，所述方格网通过所述竖直支撑部平行地设置于所述底部上方，所述方格网的每个方格与底部构成所述通道。捕集管放置于支架的平整的底部之上，可确保捕集管收集样品时位于同一高度，方格网的方格可以限制捕集管，防止其倒伏。进一步的，所述底部和所述方格网的整体均为正方形。进一步的，所述底部固定杆有4根，分别设置于所述底部的四角下方。进一步的，所述侧面固定杆共8根，分别沿所述底部四条边的延长线设置。进一步的，所述缆绳连接于所述方格网的中部。进一步的，所述捕集管有4~16个。进一步的，所述捕集管为透明有机玻璃材质。进一步的，所述捕集管高度为20~80cm进一步的，所述捕集管的高径比为5~10，可适应水深1m至6m的不同类型浅水湖泊中颗粒物的捕获工作。进一步的，所述捕集管外壁设置有喉箍，所述喉箍水平连接于所述通道内。进一步的，所述喉箍通过尼龙扎带或不锈钢圈连接于所述方格网的方格内。进一步的，所述支架为不锈钢材质。进一步的，所述投放杆由若干长度为50cm的子投放杆组合而成，所述子投放杆之间相互螺纹连接。可在50~600cm范围内按需组装投放杆，可根据浅水湖泊深度变化进行组装。进一步的，所述投放杆的直径为2cm。进一步的，所述底部固定杆或所述侧面固定杆由若干长度为20~100cm的子固定杆组合而成，所述子固定杆之间相互螺纹连接。底部和侧面的固定杆使捕集装置固定于捕集区域沉积物中，避免了风浪扰动、人类活动等对捕集管造成的扰动和偏移。进一步的，所述底部固定杆或所述侧面固定杆的直径为2cm以下，在沉积物中固定时接触面积小，且可根据捕集区域淤积深度进行适当调整，减小了投放及回收操作过程中对捕集区域松散沉积物的扰动。进一步的，所述缆绳材质为聚乙烯，以避免在水下长期放置时老化和磨损。进一步的，所述缆绳直径为0.5cm以下，在水下时处于悬浮状态，不接触表层底泥，以防止对表层底泥的扰动。进一步的，所述定时锁精度为1min。定时锁可在其最大工作时间范围内的任意时刻释放浮标。可根据再悬浮-沉降细颗粒物不同时间序列捕获需求，分时段释放浮标，以供回收捕获的沉降细颗粒物。进一步的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种湖泊细颗粒物捕获装置，其特征在于，包括：支架、浮标定时释放系统和若干捕集管；所述捕集管竖直放置于所述支架内，所述捕集管顶端开口，底端封闭；所述支架上连接有竖直向上的硬质的投放杆，所述投放杆的长度大于等于湖泊的水深，所述投放杆底部与所述支架螺纹连接；所述支架的底部设置有向下凸出的底部固定杆，所述支架的每个侧面分别设置有向外凸出的侧面固定杆；所述浮标定时释放系统包括定时锁、缆绳和浮标，所述缆绳一端连接于所述支架中部，另一端连接所述浮标，所述定时锁置于水底并距离所述支架20m以上，所述缆绳穿过所述定时锁的锁扣，所述缆绳的总长度满足下式：水深≤L≤a+水深/2；其中L为缆绳总长度，a为所述定时锁与所述支架之间的距离。

【技术特征摘要】
1.一种湖泊细颗粒物捕获装置，其特征在于，包括：支架、浮标定时释放系统和若干捕集管；所述捕集管竖直放置于所述支架内，所述捕集管顶端开口，底端封闭；所述支架上连接有竖直向上的硬质的投放杆，所述投放杆的长度大于等于湖泊的水深，所述投放杆底部与所述支架螺纹连接；所述支架的底部设置有向下凸出的底部固定杆，所述支架的每个侧面分别设置有向外凸出的侧面固定杆；所述浮标定时释放系统包括定时锁、缆绳和浮标，所述缆绳一端连接于所述支架中部，另一端连接所述浮标，所述定时锁置于水底并距离所述支架20m以上，所述缆绳穿过所述定时锁的锁扣，所述缆绳的总长度满足下式：水深≤L≤a+水深/2；其中L为缆绳总长度，a为所述定时锁与所述支架之间的距离。2.根据权利要求1所述的湖泊细颗粒物捕获装置，其特征在于，所述支架包括若干竖直的通道，所述通道的数量大于等于所述捕集管的数量，每个所述通道容纳一个所述捕集管。3.根据权利要求2所述的湖泊细颗粒物捕获装置，其特征在于，所述支架包括平整的底部、方格网和竖直支撑部，所述方格网通过所述竖直支撑部平行地设置于所述底部上方，所述方格网的每个方格与底部构...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成，杜奕衡，陈开宁，范成新，古小治，黄蔚，
申请(专利权)人：中国科学院南京地理与湖泊研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32