專利名稱：一種坡面徑流采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種與山地小流域徑流收集系統(tǒng)配套的坡面徑流采集裝置，主要應(yīng)用于自然降雨及人工模擬降雨條件下土壤侵蝕與水土流失的試驗(yàn)，屬于水土保持的小型水利工程設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
土壤侵蝕中的徑流含沙量是衡量水土流失的重要參數(shù)之一，水流中含沙量的測(cè)定對(duì)土壤侵蝕研究和水土流失治理具有重要意義。含沙量測(cè)量方法在測(cè)量之前均需要對(duì)徑流進(jìn)行采樣，并且采樣的好壞直接影響測(cè)量結(jié)果的精度。目前應(yīng)用于徑流采樣的方法與裝置主要是測(cè)桶法及多孔分流裝置，屬于集總式測(cè)量，這種采集方法所用設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便，能夠完成一次降雨過程中坡面侵蝕總量的測(cè)定；但是，隨著生態(tài)環(huán)境科學(xué)，以及流域水文學(xué)的不斷發(fā)展，需要對(duì)坡面徑流過程及侵蝕過程進(jìn)行分布式監(jiān)測(cè)與管理，由于目前傳統(tǒng)的采集方法不易對(duì)坡面徑流進(jìn)行分段化處理，很難對(duì)坡面侵蝕的動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)，傳統(tǒng)的徑流采樣方法所引起的系統(tǒng)誤差已不能滿足日新月異的科學(xué)需要。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述問題，結(jié)合坡面土壤侵蝕模擬研究的需求，提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連續(xù)進(jìn)行水樣采集和記錄的坡面徑流動(dòng)態(tài)的自動(dòng)采集裝置，以加強(qiáng)小流域水文監(jiān)測(cè)的力度。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的這種坡面徑流采集裝置，其特征在于采集裝置是由一個(gè)設(shè)置于坡面集水管對(duì)應(yīng)的下方框架、框架上依次設(shè)置的集水翻斗、棘輪轉(zhuǎn)盤、分水盤和集水容器構(gòu)成，彈簧發(fā)條驅(qū)動(dòng)棘輪旋轉(zhuǎn)；棘輪轉(zhuǎn)盤設(shè)置流道對(duì)應(yīng)分水盤上均布的分水槽，每一分水槽開孔與下方的一個(gè)集水杯連通。
所述的坡面徑流采集裝置，所述的集水翻斗設(shè)置于支架的翻轉(zhuǎn)軸上，翻轉(zhuǎn)軸設(shè)置凸輪盤，凸輪盤上凸起觸點(diǎn)與設(shè)置于框架上的棘爪觸點(diǎn)相接觸，集水翻斗每翻轉(zhuǎn)一次，棘爪臂抬起一次。
所述的坡面徑流采集裝置，所述的棘爪臂設(shè)置復(fù)位彈簧。
所述的坡面徑流采集裝置，所述的集水翻斗下方設(shè)置集水漏斗與棘輪轉(zhuǎn)盤的進(jìn)水口對(duì)應(yīng)。
所述的坡面徑流采集裝置，所述的集水翻斗翻轉(zhuǎn)軸對(duì)稱設(shè)置凸輪盤，凸輪盤上凸起觸點(diǎn)與設(shè)置于框架上的記錄筆后端觸點(diǎn)相接觸，翻斗每翻轉(zhuǎn)一次，紀(jì)錄筆抬起一次；記錄紙?jiān)O(shè)置于卷筒上，卷筒由時(shí)鐘轉(zhuǎn)盤的彈簧發(fā)條驅(qū)動(dòng)。
所述的坡面徑流采集裝置，所述的卷筒中心設(shè)置螺桿軸在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)上下移動(dòng)。
所述的坡面徑流采集裝置，所述的記錄筆的筆桿上設(shè)置復(fù)位彈簧。
所述的坡面徑流采集裝置，所述的框架上還設(shè)置集水量調(diào)節(jié)螺栓。
本實(shí)用新型提供了一種以直接的方式收集和計(jì)量任意時(shí)段的水流樣品并自動(dòng)記錄的坡面徑流采集裝置。與傳統(tǒng)水樣收集方法相比自動(dòng)化程度高，管理方便，與現(xiàn)有事件記錄儀或數(shù)據(jù)采集器相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行管理方便，不使用電力，更適于野外試驗(yàn)樣品和數(shù)據(jù)的采集，特別是價(jià)格比較便宜。


圖1是坡面徑流采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是圖1的左視圖圖3是圖1的俯視圖圖4是圖1的A-A剖面圖圖5是圖1的B-B剖面圖圖6是圖1的C-C剖面圖圖7是圖1中D部分的局部放大圖圖8是圖7的左視圖圖中1、集水擋板 2、引水管 3、集水斗 4、棘爪臂 5、復(fù)位彈簧6、凸輪盤 7、集水翻斗 8、集水漏斗 9、進(jìn)水口 10、記錄筆11、卷筒 12、記錄紙 13、時(shí)鐘 14、發(fā)條彈簧 15、棘輪盤16、分水盤 17、軟管 18、采樣杯 19、框架 20、分水槽21、下水口 22、水道 23、觸點(diǎn) 24、凸輪觸點(diǎn)具體實(shí)施方式
圖1所示，本實(shí)用新型的坡面徑流采集裝置主要分為水動(dòng)部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分，水動(dòng)部分由集水翻斗驅(qū)動(dòng)棘爪臂4抬起和記錄筆10打點(diǎn)；轉(zhuǎn)動(dòng)部分由彈簧發(fā)條驅(qū)動(dòng)棘輪盤15旋轉(zhuǎn)、時(shí)鐘13的發(fā)條驅(qū)動(dòng)記錄紙12旋轉(zhuǎn)。水動(dòng)部分主要結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)互為反向設(shè)置的集水翻斗7支撐于翻轉(zhuǎn)軸上構(gòu)成，在降雨過程中，含有泥沙的坡面徑流通過集水斗3進(jìn)入集水翻斗7，當(dāng)徑流達(dá)到一定量時(shí)，集水翻斗7便會(huì)在力矩的作用下翻轉(zhuǎn)到另一側(cè)，安裝在兩個(gè)集水翻斗7翻轉(zhuǎn)軸側(cè)面的凸輪盤6觸點(diǎn)24將分別擠壓一次棘爪臂4觸點(diǎn)和紀(jì)錄筆10觸點(diǎn)，棘爪臂4抬起使棘輪盤15轉(zhuǎn)動(dòng)一格，紀(jì)錄筆10在記錄紙12上打一個(gè)點(diǎn)；當(dāng)瞬時(shí)擠壓外力消失后，棘爪臂4和記錄筆10將在復(fù)位彈簧5的作用下恢復(fù)到原來的狀態(tài)。
本實(shí)用新型的水樣采集過程是集水翻斗7每翻轉(zhuǎn)一次，翻斗內(nèi)的水即通過棘輪盤15的水道進(jìn)入分水盤16的分水槽20內(nèi)，分水盤圓周均布很多個(gè)分水槽，每一個(gè)分水槽都有軟管連通到框架19下方設(shè)置的采樣杯18，棘輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)一周，即可收集到坡面徑流不同時(shí)段的水樣。
在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)定棘輪盤15棘輪齒數(shù)和分水盤16的分水槽數(shù)，再設(shè)定集水翻斗7的翻轉(zhuǎn)容積，得到單位時(shí)間采集的水樣可對(duì)坡面徑流在大雨中水土流失情況作出分析測(cè)定。
本實(shí)用新型的延伸技術(shù)方案是在采集水樣的同時(shí)實(shí)現(xiàn)坡面徑流流量記錄，利用集水翻斗7自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)軸上的凸輪盤6的凸輪觸點(diǎn)24擠壓一次記錄筆10的觸點(diǎn)，隨即記錄筆將在記錄紙12上完成一次打點(diǎn)任務(wù)，當(dāng)瞬時(shí)擠壓外力消失后，記錄筆將在復(fù)位彈簧的作用下恢復(fù)到原來的狀態(tài)。同時(shí)，被測(cè)水流注入另一個(gè)集水翻斗內(nèi)，從而保證水流監(jiān)測(cè)的連續(xù)性。
本實(shí)用新型的記錄紙12運(yùn)轉(zhuǎn)部分主要包括時(shí)鐘13發(fā)條驅(qū)動(dòng)記錄紙卷筒11水平旋轉(zhuǎn)；記錄紙卷筒11中間設(shè)置螺桿軸在螺母的作用下，螺桿軸以固定螺距作上下運(yùn)動(dòng)，這樣記錄紙就可以時(shí)間為單位同時(shí)作水平和垂直的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；記錄筆隨著被測(cè)水流量的大小，變換打點(diǎn)頻率，單位時(shí)間的流量產(chǎn)生的打點(diǎn)軌跡以螺旋曲線的形狀被反應(yīng)在記錄紙上，實(shí)現(xiàn)對(duì)徑流流量的連續(xù)記錄。在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)定時(shí)鐘分針上的齒輪齒數(shù)和記錄紙卷筒的周長和高度，螺桿軸的螺距，則得到記錄紙的連續(xù)使用時(shí)間。再設(shè)定集水翻斗的翻轉(zhuǎn)容積，得到記錄筆打點(diǎn)的距離分辨率或時(shí)間分辨率。當(dāng)記錄紙走到盡頭，可人工將螺桿軸復(fù)位，開始下一記錄周期。這種運(yùn)轉(zhuǎn)方式在專利號(hào)03269640.X的說明書中已經(jīng)公開，不再贅述。
本實(shí)用新型通過調(diào)整集水翻斗7下方調(diào)節(jié)螺栓的高度，可調(diào)節(jié)集水翻斗的平衡點(diǎn)，達(dá)到控制集水翻斗的翻轉(zhuǎn)頻率的目的。
本實(shí)用新型列舉的實(shí)施例旨在進(jìn)一步地闡述這種采集裝置結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案，而不對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍構(gòu)成任何限制。本實(shí)用新型實(shí)例和經(jīng)由本實(shí)用新型權(quán)利要求書1-8所述均可得到這種坡面徑流采集裝置。
權(quán)利要求1.一種坡面徑流采集裝置，其特征在于采集裝置是由一個(gè)設(shè)置于坡面集水管(2)對(duì)應(yīng)的下方框架(19)和框架上依次設(shè)置的集水翻斗(7)、棘輪(15)轉(zhuǎn)盤、分水盤(16)和集水容器(18)構(gòu)成，彈簧發(fā)條(14)驅(qū)動(dòng)棘輪旋轉(zhuǎn)；棘輪轉(zhuǎn)盤設(shè)置流道(22)對(duì)應(yīng)分水盤上均布的分水槽(20)，每一分水槽開孔與下方的一個(gè)集水杯連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坡面徑流采集裝置，其特征在于所述的集水翻斗設(shè)置于支架的翻轉(zhuǎn)軸上，翻轉(zhuǎn)軸設(shè)置凸輪盤(6)，凸輪盤上凸起觸點(diǎn)與設(shè)置于框架上的棘爪(4)觸點(diǎn)相接觸，集水翻斗每翻轉(zhuǎn)一次，棘爪臂抬起一次。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的坡面徑流采集裝置，其特征在于所述的棘爪臂設(shè)置復(fù)位彈簧(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的坡面徑流采集裝置，其特征在于所述的集水翻斗下方設(shè)置集水漏斗(8)與棘輪轉(zhuǎn)盤的進(jìn)水口(9)對(duì)應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的坡面徑流采集裝置，其特征在于所述的集水翻斗翻轉(zhuǎn)軸對(duì)稱設(shè)置凸輪盤，凸輪盤上凸起觸點(diǎn)與設(shè)置于框架上的記錄筆(10)后端觸點(diǎn)相接觸，翻斗每翻轉(zhuǎn)一次，紀(jì)錄筆抬起一次；記錄紙(12)設(shè)置于卷筒(11)上，卷筒亦由彈簧發(fā)條驅(qū)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的坡面徑流采集裝置，其特征在于所述的卷筒中心設(shè)置螺桿軸在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)上下移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的坡面徑流采集裝置，其特征在于所述的記錄筆(10)的筆桿上設(shè)置復(fù)位彈簧。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坡面徑流采集裝置，其特征在于所述的框架(1g)上還設(shè)置集水量調(diào)節(jié)螺栓。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種以直接的方式收集和計(jì)量任意時(shí)段的水流樣品并自動(dòng)記錄的坡面徑流采集裝置。由一個(gè)設(shè)置于坡面集水管對(duì)應(yīng)的下方框架、框架上依次設(shè)置的集水翻斗、棘輪轉(zhuǎn)盤、分水盤和集水容器構(gòu)成，彈簧發(fā)條驅(qū)動(dòng)棘輪旋轉(zhuǎn)；棘輪轉(zhuǎn)盤設(shè)置流道對(duì)應(yīng)分水盤上均布的分水槽，每一分水槽開孔與下方的一個(gè)集水杯連通。與傳統(tǒng)水樣收集方法相比自動(dòng)化程度高，管理方便，與現(xiàn)有事件記錄儀或數(shù)據(jù)采集器相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行管理方便，不使用電力，更適于野外試驗(yàn)樣品和數(shù)據(jù)的采集，特別是價(jià)格比較便宜。
文檔編號(hào)G01N1/10GK2854555SQ20052013552
公開日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者曹建生, 張萬軍 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所