專利名稱：一種用于測量水深變化影響的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水深變化領(lǐng)域，具體涉及一種用于測量水深變化影響的方法，同時涉及一種可用于測定通過水深變化而引起的水體、沉積物-水界面及沉積物中元素的遷移轉(zhuǎn)化和微生物對水深變化而產(chǎn)生一系列響應(yīng)的裝置。
背景技術(shù)：
水深是水體一個重要的表觀特征，在自然科學領(lǐng)域，它的概念很簡單，也很直觀；目前在水利工程和航運領(lǐng)域應(yīng)用較多。在水環(huán)境科學這個分支中，水深變化所產(chǎn)生的影響，是人們所應(yīng)考慮的重點，同時也是一個難點。
水庫的富營養(yǎng)化目前正引起越來越多的關(guān)注，在成庫過程中，隨著水深的增加，水庫底層的理化條件將發(fā)生改變，形成高壓、厭氧環(huán)境，而氮磷營養(yǎng)鹽等化學物質(zhì)的賦存形態(tài)、活動性將發(fā)生變化，表現(xiàn)出與淺水條件下不同的特點。對此的研究將為水庫的富營養(yǎng)化防治提供科學依據(jù)。
水體中沉積物-水界面的溶解氧(DO)含量隨著水深的增加而逐漸降低，DO的降低而又對該界面的微生態(tài)環(huán)境造成很大的影響，如生源要素磷(P)、氮(N)及重金屬(鐵、鋁、鉛等)元素的遷移轉(zhuǎn)化；微生物如細菌等的群落組成，及其對生源要素磷(P)、氮(N)及重金屬(鐵、鋁、鉛等)元素等吸收降解過程將會產(chǎn)生深遠的影響。例如三峽大壩2008年蓄水175米，在此之前，又分幾次蓄水，而每一次水位的上漲，將會對水體的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生多大的影響？筆者通過研究得出水深的增加有利于生源要素P的釋放。水深的增加，水體中的壓力也隨之增大；而熟知的是1個大氣壓(atm)相當于10.34米的水柱所產(chǎn)生的壓力。通過對中國專利網(wǎng)進行檢索，申請?zhí)朇N03242884.7為一種水深測量裝置，主要在浮標本體一端設(shè)置具有摩擦力的軟性材質(zhì)套管，套管表面設(shè)有開口，而線體一端穿設(shè)于套管開口中，另一端則設(shè)置具有重量的鉛錘，當進行水深測量作業(yè)時，在鉛錘到達水底而將線體拉起，其浮標重量會使套管彎折，且線體于套管內(nèi)形成彎折，配合套管的摩擦力，使線體不會在套管的通孔內(nèi)滑動，讓完成測量的水深高度不再位移，以測量出準確的水深距離；申請?zhí)朇N87209011，是用于水質(zhì)分析的瞬時采樣器，采用不透水的柔性材料制作采水器桶體，上蓋板與桶底板上有水壓單向閥裝置，并且具有可拆卸結(jié)構(gòu)；以上兩項專利，表明水深已經(jīng)日益為人們所關(guān)注，通過CN03242884.7可測量水深，利用CN87209011可采得深水水樣，利用機械控制采泥裝置也可采得沉積物；但這樣始終不能解決水深變化而引起的水體、沉積物-水界面及沉積物中元素的遷移轉(zhuǎn)化和微生物對水深變化反應(yīng)的定量化研究，而且通過上述方法誤差較大，不利于實驗的操作，耗費很大的人力、物力，研究的連續(xù)性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于測量水深變化影響的方法，方法簡單，操作方便，能夠準確測量水體、沉積物-水界面及沉積物中元素的遷移轉(zhuǎn)化和微生物受到水深變化的影響.
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種測定測量水深變化影響的的裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，測定方便。
為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施隨著水深的增加，水庫底層的理化條件將發(fā)生改變，形成高壓、厭氧環(huán)境，在水體中的物質(zhì)均受到水體的壓力，受到壓力后，會發(fā)生哪些變化或產(chǎn)生哪些反應(yīng)，這就是本發(fā)明所要解決的問題，通過對水深變化前即受到壓力前樣品含量或形態(tài)的測定，作為初始值；在測量受壓后的樣品的含量或形態(tài)，通過兩者間的差異，來表征其受到水深變化的影響，壓力是利用1個大氣壓(atm)相當于10.34米的水柱所產(chǎn)生的壓力這個原理來產(chǎn)生。
用于實現(xiàn)本發(fā)明的裝置包括一個氮氣瓶、無銹鋼細管、放氣閥、壓力罐罐體和車床用三夾夾頭。
測定水深變化影響的裝置中，產(chǎn)壓氣體的選用，一般市場比較多的是氧氣、氫氣、氮氣、氦氣等；考慮到安全因素，本發(fā)明不適宜采用氧氣和氫氣；可采用氮氣和氦氣，一般采用氮氣，因空氣中的氮氣的比例將近80％，不會對環(huán)境和實驗造成污染或帶來誤差；一般市售氮氣瓶，通過減壓表(減壓表市場上有售)可產(chǎn)生15個左右大氣壓，即能模擬水深160多米左右；否則，可根據(jù)需要特殊要求；氮氣瓶連接減壓表，通過無銹鋼細管通氣連接到壓力罐罐蓋上的進氣孔，通過篩選，利用能耐酸酸堿的無銹鋼材料(1Cr18Ni19Ti)制作成(將整塊無銹鋼缸體掏空以保證氣密性)壓力罐，而本裝置的壁厚和容積大小，可根據(jù)實驗需要而定，本發(fā)明能夠模擬的最大水深與壓力罐的壁厚有著很大的關(guān)系，可通過計算得到；壓力罐罐蓋上包括進氣孔和放氣閥，壓力罐罐蓋與壓力罐罐體間有一個塑料夾墊，壓力罐罐蓋與壓力罐罐體是通過螺絲連接，利用扳手擰緊，壓力罐罐體是通過車床用三夾夾頭固定，車床用三夾夾頭固定在桌子上。
為實現(xiàn)測定水深變化影響的目的，具體步驟如下(1)準備兩份相同的實驗樣品(沉積物-上覆水或水樣)，對它們進行測定，測定要研究受水深變化影響的指標，作為初始值，一份用于試驗，另一份作為對照樣；(2)向已用車床用三夾夾頭固定好的壓力罐中加入約2/3體積的蒸餾水，將樣品裝入封口袋內(nèi)(如沉積物與上覆水共存時，可考慮封口袋的形狀，最好為圓筒狀；單獨水樣測定水中物質(zhì)時，封口袋形狀物要求；)，排凈封口袋內(nèi)所有空氣后，放入壓力罐內(nèi)；對照樣進行同樣操作，放入相同容積，裝有體積約2/3蒸餾水的遮光容器內(nèi)，容器應(yīng)放在暗處；(3)加上塑料夾墊，蓋上壓力罐罐蓋，用螺絲加緊(上螺絲時，請對稱操作，以免因力道不均，破壞缸體的氣密性。)，檢查放氣閥是否關(guān)緊；(4)將減壓表的閥打開或打到最大(即此時不能通氣。)，打開氮氣罐的閥門放氣后，然后將減壓表的閥逐漸關(guān)小，向容器內(nèi)加氣，減壓表顯示的壓力為壓力罐罐體內(nèi)壓力，直到自己需要的壓力即所要模擬的水深為止；對照樣內(nèi)也許沖入少量氮氣，以確保其厭氧環(huán)境；(5)實驗的時間(一般以一天、兩天或一周作為時間間隔)，實驗的時間可根據(jù)具體實驗而定，一般通過不同的時間間隔取樣，測量在不同的時間水深的影響；(6)實驗結(jié)束或中途取樣，先關(guān)掉氮氣瓶閥，再通過放氣閥門放氣，放凈后，除去螺絲及壓力罐罐蓋；
(7)取出樣品及對照樣，進行步驟(1)操作，測的最終值，通過樣品與對照樣的比較，可得出其受水深變化的影響；本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.可用于準確測定水深變化的影響；2.方便實驗室操作，增強研究的連續(xù)性和靈活性；3.成本低，能在很大程度上縮減人力和物力的損耗；4.通過本發(fā)明的測定，可認為是水深變化所帶來的影響；


圖1為一種用于測量水深變化影響的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為放氣閥的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述根據(jù)圖1可知，車床用三夾夾頭8固定在桌子9上，再利用車床用三夾夾頭8將壓力罐罐體7固定，以確保在用螺絲連接壓力罐罐蓋6與壓力罐罐體7連接時，能夠擰緊，放氣閥5是實驗結(jié)束時用來放氣的(結(jié)構(gòu)如圖2)，進氣孔4通過無銹鋼細管3，與減壓表2連接，減壓表2與氮氣瓶1連接；按照圖2可知，12為放氣孔，調(diào)節(jié)桿11上有螺絲扣，通過扳手10調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿11的高度實現(xiàn)放氣閥的放氣與關(guān)閉；具體測量步驟如下(1)準備兩份相同的樣品(沉積物-上覆水或水樣)，對它們進行測定，測定要研究受水深變化影響的指標，作為初始值，一份用于試驗，另一份作為對照樣；(2)向已用車床用三夾夾頭8固定好的壓力罐罐體7中加入約2/3體積的蒸餾水，將樣品裝入封口袋內(nèi)(如沉積物與上覆水共存時，可考慮封口袋的形狀，最好為圓筒狀；單獨水樣測定水中物質(zhì)時，封口袋形狀物要求；)，排凈封口袋內(nèi)所有空氣后，放入壓力罐內(nèi)；對照樣進行同樣操作，放入相同容積，裝有體積約2/3蒸餾水的遮光容器內(nèi)，容器應(yīng)放在暗處；(3)加上塑料夾墊，蓋上壓力罐罐蓋6，用螺絲加緊(上螺絲時，請對稱操作，以免因力道不均，破壞缸體的氣密性。)，檢查放氣閥5是否關(guān)緊；(4)將減壓表2的閥打開或打到最大(即此時不能通氣)，打開氮氣罐的閥門放氣后，然后將減壓表2的閥逐漸關(guān)小，向容器內(nèi)加氣，減壓表2顯示的壓力為壓力罐罐體7內(nèi)壓力，直到自己需要的壓力即所要模擬的水深為止；對照樣內(nèi)也許沖入少量氮氣，以確保其厭氧環(huán)境；(5)實驗的時間(一般以一天、兩天或一周作為時間間隔)，實驗的時間可根據(jù)具體實驗而定，一般通過不同的時間間隔取樣，測量在不同的時間水深的影響；(6)實驗結(jié)束或中途取樣，先關(guān)掉氮氣瓶閥，再通過放氣閥5門放氣，放凈后，除去螺絲及壓力罐罐蓋6；(7)取出樣品及對照樣，進行步驟(1)操作，測的最終值，通過樣品與對照樣的比較，可得出其受水深變化的影響。
權(quán)利要求
1.一種用于測量水深變化影響的方法，它包括下列步驟A、準備兩份相同的樣品，對它們進行測定，測定要研究受水深變化影響的指標，作為初始值，一份用于試驗，另一份作為對照樣；B、向已用車床用三夾夾頭(8)固定好的壓力罐罐體(7)中加入2/3體積的蒸餾水，將樣品裝入封口袋內(nèi)，排凈封口袋內(nèi)所有空氣后，放入壓力罐內(nèi)，對照樣進行同樣操作，放入相同容積，裝有體積2/3蒸餾水的遮光容器內(nèi)，容器應(yīng)放在暗處；C、加上塑料夾墊，蓋上壓力罐罐蓋(6)，用螺絲加緊，檢查放氣閥(5)是否關(guān)緊；D、將減壓表(2)的閥打開，打開氮氣瓶的閥門放氣后，然后將減壓表(2)的閥關(guān)小，向容器內(nèi)加氣，減壓表(2)顯示的壓力為壓力罐罐體(7)內(nèi)壓力，在對照樣內(nèi)沖入氮氣，符合厭氧環(huán)境；E、實驗的時間，實驗的時間可根據(jù)具體實驗而定，一般通過不同的時間間隔取樣，測量在不同的時間水深的影響；F、實驗結(jié)束或中途取樣，先關(guān)掉氮氣瓶閥，再通過放氣閥(5)門放氣，放凈后，除去螺絲及壓力罐罐蓋(6)；G、取出樣品及對照樣，進行步驟A操作，測得最終值，通過樣品與對照樣的比較，可得出其受水深變化的影響。
2.一種用于實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的測量水深變化影響方法的裝置，它包括氮氣瓶(1)、無銹鋼細管(3)、放氣閥(5)，氮氣瓶(1)連接減壓表(2)，無銹鋼細管(3)連接壓力罐罐蓋(6)上的進氣孔(4)，三夾夾頭(8)固定在桌子(9)上，再用三夾夾頭(8)將壓力罐罐體(7)固定，壓力罐罐蓋(6)與壓力罐罐體(7)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種測量水深變化影響方法的裝置，其特征在于壓力罐罐蓋(6)與壓力罐罐體(7)間有一個塑料夾墊，壓力罐罐蓋(6)與壓力罐罐體(7)通過螺絲連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于測量水深變化影響的方法及裝置，首先準備兩份相同的樣品，測得初始值；其次是向壓力罐中加入蒸餾水，將樣品放入壓力罐內(nèi)；對照樣放入遮光容器內(nèi)；第三是加上塑料夾墊，蓋上罐蓋；第四是向容器內(nèi)加氣；第五是取樣，測量在不同的時間水深的影響；最后是取出樣品及對照樣，測得最終值。該裝置包括氮氣瓶、無銹鋼細管、放氣閥，氮氣瓶連接減壓表，無銹鋼細管連接進氣孔，三夾夾頭固定在桌子上，三夾夾頭將壓力罐罐體固定，壓力罐罐蓋與壓力罐罐體連接。本發(fā)明方法簡單，操作方便，能夠準確測量水體、沉積物－水界面及沉積物中元素的遷移轉(zhuǎn)化和微生物受到水深變化的影響，裝置結(jié)構(gòu)簡單，測定方便。
文檔編號C12Q1/02GK1776422SQ20051001982
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月17日
發(fā)明者方濤, 付長營, 徐小清 申請人:中國科學院水生生物研究所