本实用新型涉及水环境修复技术领域，特别是涉及一种管道沉积物原状取样器。
背景技术：
近年来，城市内涝频繁发生，除了极端天气的外部原因之外，也与雨水管道淤积造成管道容积及过流能力下降有关，而城市雨水管道沉积物的存在是导致管道淤积、输水能力下降的主要原因。遇到暴雨天气时，雨水管道沉积物又会被径流冲刷而进入水体，形成冲击性污染负荷，沉积物中赋存的污染物会重新释放入水体，对河道生态系统产生威胁。此外，雨水管网沉积物在微生物作用下，产生的h2s等有毒有害气体会腐蚀管道以及威胁相关从业人员的安全。因此，开展雨水管道沉积物的研究对提升雨水管道系统自身功能以及削减沉积物污染等方面具有重要意义。
相关研究将管道沉积物构成分为三部分：近底层固体(nearbedsolid)、有机层(organiclayer)和生物膜(biofilm)。管道沉积物三个部分之间的理化特性(颗粒粒径、含水率、污染物赋存量等)以及抗水力冲刷特性等各方面具有较大差异。而关于管道沉积物的报道还不全面，且大部分来源于国外学者，国内对管道沉积物的研究报道较少。国内雨水管道系统中，除检查井中设有一定维修空间外，其余管道部分基本没有预留空间，这使得国内研究者采集管道沉积物变得十分困难。
而采集管道沉积物的样品是研究管道沉积物的理化性质、生物多样性以及污染负荷等方面的必备环节，因此，提出一种雨水管道沉积物的原状采样方法是十分必要且具有重要意义的。目前，关于雨水管道沉积物的采样方法较少，较多的方法是应用于河道、湖泊或海洋沉积物的采样方法。
专利号为cn10445833a实用新型专利公开了一种天然河道柱状底泥采集装置，包括支架、主架、配重机构、取样杆、转动机构、取样头和击打机构，主架设置在支架上，配重机构设置在主架上，取样杆安装在主架上，转动机构连接在取样杆的上，击打机构和取样头连接在转动机构上，击打机构位于取样头的上方。将上述装置运至采集地点的堤岸后，首先将主架连接在支架上，支架固定在地面上。调节好取样杆的长度，将取样杆穿过主架中的套筒，取样头顶部连接在取样杆的最前端。到达制定采样点位进行垂直下放，使取样头伸入底泥，在击打机构打击下进行取样。本实用新型实现了远距离柱状底泥采集，使采样定位准确、省时省力、携带方便，适于不同水深的河道柱状底泥采集。
专利号为cn203259363u实用新型公开了一种用于不同水深湖泊沉积物的湖芯采样装置，其包括从上至下依次固定连接的手柄杆、钻杆和旋转捕芯器旋转捕芯器包括样品管和旋转刀片，样品管本体为一半圆形槽体半圆形槽体的顶端设有用于与钻杆相连接的连接杆，半圆形槽体的底端外侧面上固设有钻头旋转刀片的两端分别可转动地连接在所述半圆形槽体的顶端和底端上。本实用新型克服了现有机械沉积物采样器的缺点，提高了取样成功率和样品完整性，并通过可延长钻杆、加设重锤实现了不同深度水体和沼泽岩芯取样，大大简化了拆装环节，既有效的节约了时间，也满足了研究的需求。
专利号为cn108020442a的实用新型公开了一种液压驱动机械手持海底沉积物保真取样器及取样方法，取样器包括液压源、保压筒、取样管、翻板密封机构及开启阀翻板密封机构安装在保压筒底部开口处，翻板密封机构包括翻板阀座及翻板阀，翻板阀座与保压筒密封连接翻板阀靠近阀孔铰接在翻板阀座上，翻板阀与翻板阀座之间设有扭簧取样管插装在保压筒内，取样管上设有与保压筒内孔配合的取样管活塞，取样管与翻板阀座上的阀孔同轴所述液压源与开启阀的进油口通过管道连接，开启阀的出油口通过管道与保压筒侧壁的通孔连接，保压筒顶部设有回流孔，回流孔与翻板阀安装处的内腔之间通过管道连通。本实用新型结构简单、紧凑、操作方便，本实用新型设有保压筒，确保了采样保真效果。
以上三种沉积物采样器均能在各自对应的环境中进行采样，然而相比于河湖海沉积物，雨水管道沉积物所在环境以及沉积物自身性质(厚度、密度、构成)等方面有着很大差异，这使得上述实用新型或实用新型专利难以实现对管道沉积物的原状保真取样。而管道沉积物样品的原状保真对于研究管道沉积物具有十分重要意义，因此，公开一种雨水管道沉积物原状取样器是十分必要的。
技术实现要素：
本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种管道沉积物原状取样器，该取样器适合于多种不同管道，能够实现沉积物原状取样，最大程度的保持沉积物原层状结构，简单便捷易操做。
为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：
一种管道沉积物原状取样器，包括取样器主体和与所述取样器主体可拆卸连接的取样管和辅助借力棒；
所述取样器主体包括两个钳体，每一所述钳体包括钳口段、钳柄段以及两者之间的枢接部，两个钳体的两个枢接部通过连接件可枢转地连接，两个钳体的两个钳口段具有相接触的闭合状态和相分离的张开状态；
所述取样管两端开口，其中一端开口为进样口，另一端开口为出样口，所述出样口上设有活动连接的取样盖；
所述取样盖通过第一连接组件可拆卸的装配在其中一所述钳口段的外侧，所述辅助借力棒通过第二连接组件可拆卸的装配在另一所述钳口段的外侧。
在上述技术方案中，所述第一连接组件包括固定在所述钳口段上的第一短柱和形成在所述取样盖上供所述第一短柱插入的取样管凹槽；
所述第二连接组件包括固定在所述钳口段上的第二短柱和形成在所述辅助借力棒上供所述第二短柱插入的借力棒凹槽。
在上述技术方案中，所述取样管与所述取样盖的连接方式为过盈连接或螺纹连接。
在上述技术方案中，所述取样管和所述辅助借力棒与所述枢接部之间的间距相同。
在上述技术方案中，所述取样管内壁均匀分布有倒钩。
在上述技术方案中，所述钳柄段的端部可拆卸连接有力臂增长杆。
在上述技术方案中，所述力臂增长杆包括两个以上的首尾可拆卸连接的增长连接段，相邻的两个增长连接段通过螺纹连接。
在上述技术方案中，两个钳柄段之间固定有弹簧。
在上述技术方案中，所述取样管的直径为5-20cm，长度为10-50cm，所述辅助借力棒2的直径为5-20cm，长度为10-50cm。
一种基于上述管道沉积物原状取样器的使用方法，包括以下步骤：
步骤1，安装好所述管道沉积物原状取样器，调整两个钳口段至相接触的闭合状态，并将所述管道沉积物原状取样器送至管道内预定采样点；
步骤2：到达预定采样点后，按压两个钳柄段使得两个钳口段处于相分离的张开状态，所述辅助借力棒与管道顶部接触时，所述取样管插入到沉积物内，沉积物进入到所述取样管内；
步骤3：将所述原状取样器从所述管道内取出，将所述取样管从所述钳柄段上取下，打开所述取样盖，倒出沉积物。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1.通过间接按压取样管，使沉积物进入取样管，最大限度的降低取样器对沉积物的扰动，不破坏沉积物的结构，可完整的保留沉积物的层状结构，实现原状取样。
2.取样管和辅助借力棒与取样器主体可拆卸连接，可根据不同管道环境和所需沉积物的量选择不同直径或长度的取样管和辅助借力棒，适用于各种管道环境，满足各种沉积物的取样需求。
3.设置有可拆卸连接的力臂增长杆，可根据待取样在管道内的位置，选择不同数量的力臂增长杆，使取样器具有不同长度的力臂，适用于距离维修空间较远的、不易进入取样的管道位置的取样活动。
附图说明
图1所示为本实用新型中取样器主体的结构示意图。
图2所示为本实用新型中取样管的结构示意图。
图3所示为本实用新型中辅助借力棒的结构示意图。
图4所示为本实用新型中力臂增长杆的结构示意图。
图5所示为本实用新型中管道沉积物原状取样器的应用场景示意图。
图中：1-取样管，2-辅助借力棒，3-钳口段，4-钳柄段，5-枢接部，6-连接件，7-第一短柱，8-取样盖，9-取样管凹槽，10-倒钩，11-力臂增长杆，12-第二短柱，13-弹簧，14-借力棒凹槽。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
一种管道沉积物原状取样器，包括取样器主体和与所述取样器主体可拆卸连接的取样管1和辅助借力棒2；
所述取样器主体包括两个钳体，每一所述钳体包括钳口段3、钳柄段4以及两者之间的枢接部5，两个钳体的两个枢接部通过连接件6可枢转地连接，两个钳体的两个钳口段3具有相接触的闭合状态和相分离的张开状态；
所述取样管1两端开口，其中一端开口为进样口，另一端开口为出样口，所述出样口上设有活动连接的取样盖8；
所述取样盖8通过第一连接组件可拆卸的装配在其中一所述钳口段3的外侧，所述辅助借力棒2通过第二连接组件可拆卸的装配在另一所述钳口段3的外侧。
所述第一连接组件包括固定在所述钳口段3上的第一短柱7和形成在所述取样盖8上供所述第一短柱7插入的取样管凹槽9；
本实施例中，所述取样盖8上设有供所述第一短柱7插入的取样管凹槽9，所述取样管凹槽9设置有内螺纹，所述第一短柱7设置有外螺纹，所述第一短柱7可插入所述取样管凹槽9并螺纹连接。
所述取样盖8与所述取样管1之间存在间隙，取样时，空气或水可透过所述取样盖8从所述取样管1内排出，使待取沉积物顺利进入所述取样管1。
所述第二连接组件包括固定在所述钳口段3上的第二短柱12和形成在所述辅助借力棒2上供所述第二短柱12插入的借力棒凹槽14。
本实施例中，所述借力棒凹槽14内设置有内螺纹，所述第二短柱12设置有外螺纹，所述第二短柱12可插入所述借力棒凹槽14并螺纹连接。
如图1所示，所述钳口段3前端部分呈现一定弧度的弯曲，所述钳柄段4保持笔直，以控制取样时两所述钳柄段4开合距离大小；
一种基于上述管道沉积物原状取样器的使用方法，包括以下步骤：
步骤1，安装好所述管道沉积物原状取样器，调整两个钳口段3至相接触的闭合状态，并将所述管道沉积物原状取样器送至管道内预定采样点；两个钳口段为相接触的闭合状态，使得取样器在被送入管道内时，辅助借力棒2不与管道顶部接触，且取样管1不与管道内沉积物相接触，不破坏底泥的原有层状结构。
步骤2：到达预定采样点后，按压两个钳柄段4使得两个钳口段3处于相分离的张开状态，所述辅助借力棒2与管道顶部接触时，所述取样管1插入到沉积物内，沉积物通过所述取样口进入到所述取样管1内；
步骤3：将所述原状取样器从所述管道内取出，将所述取样管1从所述钳柄段4上取下，打开所述取样盖8，通过所述出样口倒出沉积物。
在进行步骤1之前，提前将选定取样点的检查井井盖打开，放置20～30分钟，排放有毒有害气体。保证检查井内有毒有害气体不至于危害到取样操作人员；取样操作人员下井，观察雨水管道内沉积物位置及厚度；根据观察结果选用合适直径和长度的取样管1和辅助借力棒2。
在步骤2中，如图5所示，安装好的管道沉积物原状取样器，取样管1位于下方，辅助借力棒2位于上方，以所述枢接部5上的连接件6为支点，以杠杆原理发挥作用，使取样管1插入管道中的沉积物中，辅助借力棒2接触管道上内壁。
实施例2
本实施例是基于实施例1的基础上，介绍其力臂增长杆11。
由于国内雨水管道系统中，除检查井中设有一定维修空间外，其余管道部分基本没有预留空间，而且各检查井距离较远，因此在距离检查井较远的管道内部无法通过人工或普通仪器进行取样。
所述钳柄段4的端部可拆卸连接有力臂增长杆11。与所述取样器主体可拆卸连接，所述力臂增长杆11包括两个以上的首尾可拆卸连接的增长连接段，相邻的两个增长连接段通过螺纹连接。
力臂增长杆11可根据需要选择性的安装使用，可通过增加增长连接段的数量，增加力臂的长度，将所述取样器主体送往距离检查井较远的管道内部进行取样。
一种基于上述管道沉积物原状取样器的使用方法，包括以下步骤：
步骤1，安装好所述管道沉积物原状取样器，调整两个钳口段3至相接触的闭合状态，并将所述管道沉积物原状取样器送至管道内预定采样点；
步骤2：到达预定采样点后，按压两个钳柄段4使得两个钳口段3处于相分离的张开状态，所述辅助借力棒2与管道顶部接触时，所述取样管1插入到沉积物内，沉积物进入到所述取样管1内；
步骤3：将所述原状取样器从所述管道内取出，将所述取样管1从所述钳柄段4上取下，打开所述取样盖8，倒出沉积物。
在步骤1中，可一边将安装好取样管1和辅助借力棒2的管道沉积物原状取样器送往管道内部，一边继续安装力臂增长杆11。在步骤3中，可一边拆卸力臂增长杆11，一边将带有沉积物的管道沉积物原状取样器从所述管道内取出。
实施例3
本实施例是基于实施例1或实施例2的基础上，介绍其优选结构。
优选的，两个钳柄段4之间固定有弹簧13。
所述弹簧13设置在所述两个钳柄段4之间，所述弹簧13一端固定在一个钳柄段4的内侧，另一端固定在另一个钳柄段4的内侧，可保证在自然状态下，所述两个钳口段3在弹簧弹力的作用下靠在一起。
优选的，所述连接件为销钉，便于装配。
优选的，所述取样管1与所述取样盖8的连接方式为过盈连接或螺纹连接。
过盈连接或螺纹连接在竖直方向上较为牢固，可防止取样管1装入沉积物之后由于重量较大，脱离所述取样盖8。
优选的，所述取样管1和所述辅助借力棒2与所述枢接部5之间的间距相同。
由于所述取样管1和所述辅助借力棒2与所述枢接部5之间的间距相同，使其在取样时，所述取样管1和所述辅助借力棒2对称的位于所述枢接部5的上下两侧，并保持竖直，受力更加均衡，使取样效果更好。
优选的，所述取样管1的直径为5-20cm，长度为10-50cm。所述取样管1的直径根据待取样量选择，其长度根据待取样高度、沉积物沉积高度以及管道直径选择。
优选的，所述辅助借力棒2的直径为5-20cm，长度为10-50cm。一般情况下，所述辅助借力棒2的长度选择跟所述取样管1的长度相同或相近，保证取样器处于管道中间位置，力臂增长杆11处于水平，从而保证取样管垂直向下，完成原样取样。
优选的，所述取样管1内壁均匀分布有倒钩10。
以所述取样管1的开口为下，所述倒钩10为固定在所述取样管1内壁上的倾斜向上的棍状物或片状物，可在取样过程中阻止所述取样管1内的沉积物在重力作用下从所述进样口掉落，同时，打开所述取样盖8，从出样口倒出沉积物时，倒钩10不会扰动取样管1内沉积物，保持其原有状态，使其顺利从取样管1内滑出。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
1.一种管道沉积物原状取样器，其特征在于，包括取样器主体和与所述取样器主体可拆卸连接的取样管(1)和辅助借力棒(2)；
所述取样器主体包括两个钳体，每一所述钳体包括钳口段(3)、钳柄段(4)以及两者之间的枢接部(5)，两个钳体的两个枢接部通过连接件(6)可枢转地连接，两个钳体的两个钳口段(3)具有相接触的闭合状态和相分离的张开状态；
所述取样管(1)两端开口，其中一端开口为进样口，另一端开口为出样口，所述出样口上设有活动连接的取样盖(8)；
所述取样盖(8)通过第一连接组件可拆卸的装配在其中一所述钳口段(3)的外侧，所述辅助借力棒(2)通过第二连接组件可拆卸的装配在另一所述钳口段(3)的外侧。
2.如权利要求1所述的管道沉积物原状取样器，其特征在于，所述第一连接组件包括固定在所述钳口段(3)上的第一短柱(7)和形成在所述取样盖(8)上供所述第一短柱(7)插入的取样管凹槽(9)；
所述第二连接组件包括固定在所述钳口段(3)上的第二短柱(12)和形成在所述辅助借力棒(2)上供所述第二短柱(12)插入的借力棒凹槽(14)。
3.如权利要求2所述的管道沉积物原状取样器，其特征在于，所述取样管(1)与所述取样盖(8)的连接方式为过盈连接或螺纹连接。
4.如权利要求1所述的管道沉积物原状取样器，其特征在于，所述取样管(1)和所述辅助借力棒(2)与所述枢接部(5)之间的间距相同。
5.如权利要求1所述的管道沉积物原状取样器，其特征在于，所述取样管(1)内壁均匀分布有倒钩(10)。
6.如权利要求1所述的管道沉积物原状取样器，其特征在于，所述钳柄段(4)的端部可拆卸连接有力臂增长杆(11)。
7.如权利要求6所述的管道沉积物原状取样器，其特征在于，所述力臂增长杆(11)包括两个及以上且首尾可拆卸连接的增长连接段。
8.如权利要求7所述的管道沉积物原状取样器，其特征在于，相邻的两个增长连接段通过螺纹连接。
9.如权利要求1所述的管道沉积物原状取样器，其特征在于，两个钳柄段(4)之间固定有弹簧(13)。
10.如权利要求1所述的管道沉积物原状取样器，其特征在于，所述取样管(1)的直径为5-20cm，长度为10-50cm，所述辅助借力棒(2)的直径为5-20cm，长度为10-50cm。
技术总结