一种基于水库消落带淹没前原位预埋方式的试样采集装置及方法
技术领域
本发明属于水库消落带实验研究领域，具体涉及一种基于水库消落带淹没前原位预埋方式的试样采集装置及方法。
背景技术
我国有库容10万立方米及以上水库近十万座，总库容约9323亿立方米，发挥着调节河川径流、防洪、供水、灌溉、发电、航运和旅游等多种功能。在水库运行时，由于库区水位季节性涨落而使周边土地在最高水位与最低水位之间呈现周期性淹没和裸露形成水、陆交错控制的区域称之为消落带。
作为水体和陆岸的第一道生态屏障，消落带生态系统的健康与否直接关系到水库水质安全和库岸稳定性。为了更好地对消落带开展实验研究，需要对不同高程消落带进行试样采集分析。由于消落带水陆交替的特性，特别是在水库水位上涨时，还需要对消落带被淹没区域进行试样采集。植被和土壤是消落带生态系统的重要组成部分，而目前涉及相关试样采集装置及方法较为缺乏。因此，亟需发明一种针对消落带特别是消落带被淹没区域的试样采集装置及方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于水库消落带淹没前原位预埋方式的试样装置及方法，此采集装置能够用于水库消落带水下土样的采集，有效的克服了水下采集试样不方便的困难。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种基于水库消落带淹没前原位预埋方式的试样采集装置，它包括试样采集装置框架结构和试样采集装置侧板结构；
所述试样采集装置框架结构包括两个部分，分别为试样采集装置框架结构下部的水淹试验箱和试样采集装置框架结构上部的滑轨，水淹试验箱顶部边框设置有导向槽，所述水淹试验箱的四个侧面设置有水淹试验箱内层侧板，所述水淹试验箱内层侧板上设置有均布的连通孔，水淹试验箱的顶部四角分别固定连接有牵引绳；
所述试样采集装置侧板结构包括水淹试验箱外层侧板操作杆和水淹试验箱外层侧板，水淹试验箱外层侧板操作杆中部设置有可伸缩结构，所述可伸缩结构的底部与水淹试验箱外层侧板的顶部中间部位固定连接，水淹试验箱外层侧板顶部设置有卡扣。
所述试样采集装置框架结构设置有供水淹试验箱外层侧板嵌入的滑轨。
所述水淹试验箱为一个无顶面的空心立方体，水淹试验箱顶部边框设置的导向槽内部有可与卡扣连接的固定装置。
所述牵引绳的另一端可合并为一根，且牵引绳的长度足够将另一端固定于水库正常蓄水位以上的消落带无水淹区域。
所述水淹试验箱外层侧板底部设置有刀刃。
所述基于水库消落带淹没前原位预埋方式的试样采集装置进行试样采集的方法，包含以下步骤：
步骤一：将消落带按实验设计的要求划分为n个高程区间，并根据实验要求及水库水位调度设置不同水淹时间；
步骤二：在不同高程消落带出露后，到达事先确定的取样地点，在所划分的消落带n个高程区间及水库正常蓄水位以上无水淹区域分别依次取出与水淹试验箱相同尺寸的原状试样，将所取出的原状试样依次置入水淹试验箱中；
步骤三：将装有原状试样的水淹试验箱依次进行原位预埋，将牵引绳的另一端合并为一根并编号后固定于水库正常蓄水位以上的消落带无水淹区域；
步骤四：在水库不同高程消落带淹没后，待达到预定水淹时间，乘坐监测船手持水淹试验箱外层侧板操作杆将水淹试验箱外层侧板嵌入滑轨，推动水淹试验箱外层侧板操作杆滑动直至水淹试验箱外层侧板顶部设置的卡扣与水淹试验箱固定连接，使水淹试验箱外层侧板成为水淹试验箱的最外层侧板；
步骤五：重复上述步骤四，完成四个侧面水淹试验箱外层侧板的安装，即可利用刀刃将根系切断并完全封堵连通孔；
步骤六：通过匀速拉动牵引绳依次取出水淹试验箱，取出时需保证水中牵引过程缓慢以避免对水淹试验箱内的试样造成扰动；依次打开四个水淹试验箱外层侧板，即可将试样从水淹试验箱中取出。
本发明有如下有益效果：
1、通过采取在不同高程消落带依次出露后先取出原状试样块、再置入预制水淹试验箱、最后原位预埋水淹试验箱的方式，使植物在水淹试验箱内生长足够时间，可有效解决对消落带被淹没区域进行水下试样采集工作不便的难题。
2、水淹试验箱内层侧板设有连通孔，可保证水淹试验箱内外土壤进行物质能量交换，最大程度消除水淹试验箱预埋对植物根系生长的影响，可获取真实水淹环境下消落带根-土复合体试样。
3、通过手持水淹试验箱外层侧板操作杆将水淹试验箱外层侧板嵌入滑轨，推动水淹试验箱外层侧板操作杆滑动直至水淹试验箱外层侧板顶部设置的卡扣与水淹试验箱固定连接，使水淹试验箱外层侧板成为水淹试验箱的最外层侧板。而由于水淹试验箱外层侧板底部设置有刀刃，可有效切断根系并完全封堵连通孔，可保证所取试样的完整性。
4、水淹试验箱外层侧板操作杆设置有可伸缩结构，可以根据水位深度的变化来调节操作杆长度，适应于不同水深针对消落带被淹没区域的水下试样采集工作。
5、水淹试验箱的顶部四角分别固定连接有牵引绳，且牵引绳的另一端合并为一根并编号后固定于水库正常蓄水位以上的消落带无水淹区域。待达到预定水淹时间时，便于将消落带被淹没区域的指定编号水淹试验箱取出。 同时，由于牵引绳固定于水淹试验箱的顶部四角，通过匀速缓慢拉动牵引绳取出水淹试验箱，可最大程度避免对水淹试验箱内的试样造成扰动。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例的试样采集装置框架结构示意图；
图2为本发明实施例的试样采集装置侧板结构示意图；
图3为本发明实施例的试样采集装置侧板结构侧视图；
图4为本发明实施例的消落带试样采集装置预埋示意图。
图中：水淹试验箱1、滑轨2、导向槽3、连通孔4、水淹试验箱外层侧板操作杆5、水淹试验箱外层侧板6、卡扣7、刀刃8、牵引绳9、可伸缩结构10、水淹试验箱内层侧板11。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
参见图1-4，一种基于水库消落带淹没前原位预埋方式的试样采集装置，它包括试样采集装置框架结构和试样采集装置侧板结构；所述试样采集装置框架结构包括两个部分，分别为试样采集装置框架结构下部的水淹试验箱1和试样采集装置框架结构上部的滑轨2，水淹试验箱1顶部边框设置有导向槽3，所述水淹试验箱1的四个侧面设置有水淹试验箱内层侧板11，所述水淹试验箱内层侧板11上设置有均布的连通孔4，水淹试验箱1的顶部四角分别固定连接有牵引绳9；所述试样采集装置侧板结构包括水淹试验箱外层侧板操作杆5和水淹试验箱外层侧板6，水淹试验箱外层侧板操作杆5中部设置有可伸缩结构10，所述可伸缩结构10的底部与水淹试验箱外层侧板6的顶部中间部位固定连接，水淹试验箱外层侧板6顶部设置有卡扣7。
进一步的，所述试样采集装置框架结构设置有供水淹试验箱外层侧板6嵌入的滑轨2。通过采用上述结构的滑轨2能够对水淹试验箱外层侧板6进行滑动导向，进而保证了其后续能够沿着滑轨2正常的插入到水淹试验箱1，有效切断试样侧面植物根系，保证了所取试样的完整性。
进一步的，所述水淹试验箱1为一个无顶面的空心立方体，水淹试验箱1顶部边框设置的导向槽3内部有可与卡扣7连接的固定装置。通过上述的空心立方体结构便于对试样进行盛放。
进一步的，所述牵引绳9的另一端可合并为一根，且牵引绳9的长度足够将另一端固定于水库正常蓄水位以上的消落带无水淹区域。通过上述的牵引绳9便于取样时，将整个水淹试验箱1拖出。
进一步的，所述水淹试验箱外层侧板6底部设置有刀刃8。通过采用刀刃8能够对采集完成的土样进行有效的切割。
实施例2：
所述基于水库消落带淹没前原位预埋方式的试样采集装置进行试样采集的方法，包含以下步骤：
步骤一：将消落带按实验设计的要求划分为n个高程区间，并根据实验要求及水库水位调度设置不同水淹时间；
步骤二：在不同高程消落带出露后，到达事先确定的取样地点，在所划分的消落带n个高程区间及水库正常蓄水位以上无水淹区域分别依次取出与水淹试验箱1相同尺寸的原状试样，将所取出的原状试样依次置入水淹试验箱1中；
步骤三：将装有原状试样的水淹试验箱1依次进行原位预埋，将牵引绳9的另一端合并为一根并编号后固定于水库正常蓄水位以上的消落带无水淹区域；
步骤四：在水库不同高程消落带淹没后，待达到预定水淹时间，乘坐监测船手持水淹试验箱外层侧板操作杆5将水淹试验箱外层侧板6嵌入滑轨2，推动水淹试验箱外层侧板操作杆5滑动直至水淹试验箱外层侧板6顶部设置的卡扣7与水淹试验箱1固定连接，使水淹试验箱外层侧板6成为水淹试验箱1的最外层侧板；
步骤五：重复上述步骤四，完成四个侧面水淹试验箱外层侧板6的安装，即可利用刀刃8将根系切断并完全封堵连通孔4；
步骤六：通过匀速拉动牵引绳9依次取出水淹试验箱1，取出时需保证水中牵引过程缓慢以避免对水淹试验箱1内的试样造成扰动；依次打开四个水淹试验箱外层侧板6，即可将试样从水淹试验箱1中取出。
