一種測量河床淤積物樣本壓縮比的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種測量河床淤積物樣本壓縮比的裝置，屬于水利量測【技術(shù)領(lǐng)域】，包括盛有彩色溶液的壓力儲液罐、伸縮管、輸液開關(guān)、輸液管、噴液口、標(biāo)尺、量規(guī)和支撐架；其中，壓力儲液罐安裝在重力式河床質(zhì)采樣器的懸掛架的一側(cè)壁上，伸縮管一端與壓力儲液罐的下端出口連通，另一端與帶有輸液開關(guān)的輸液管上端相連，輸液管埋設(shè)在重力式河床質(zhì)采樣器的采樣筒外側(cè)壁中，輸液管的下端設(shè)有噴液口，該噴液口與重力式河床質(zhì)采樣器的進口相連通；標(biāo)尺和量規(guī)安裝在支撐架上，支撐架固定安裝在重力式河床質(zhì)采樣器的懸掛架的另一側(cè)壁上；標(biāo)尺固定在重力式河床質(zhì)采樣器采樣筒上端。本發(fā)明可以測量河床淤積物采樣體的壓縮程度，實現(xiàn)河床淤積物干容重的精確測量。
【專利說明】一種測量河床淤積物樣本壓縮比的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水利量測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種測量河床淤積物樣本壓縮比的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]水庫、河道、湖泊及入海河口床面上存在大量的泥沙淤積物，在河流泥沙的研究中，淤積物的基本特性是最基本的參數(shù)，包括淤積物的干容重、級配及化學(xué)物質(zhì)含量等。如計算水庫的時段沖淤量主要有輸沙量差值法和沖淤地形計算法，在工程實踐中兩種方法得出的結(jié)果經(jīng)常會出現(xiàn)較大的差異，其關(guān)鍵參數(shù)就是淤積物的干容重，它影響到淤積重量和體積的換算、細(xì)顆粒淤積物密實后體積的變化、淤積泥沙的起動流速、水流挾沙能力變化，以及河工模型相似比尺的設(shè)計等。此外，水庫淤積物的干容重，對計算水庫的有效庫容、研究淤積物對閘壩的壓力，淤積體積和淤積重量的相互換算等，都是重要的基礎(chǔ)資料。
[0003]長期以來，泥沙專家從基本理論闡述和實測資料分析等多方面進行了長期系統(tǒng)的研究，獲得了大量的研究成果，一般途徑是通過對影響干容重因素(如粒徑、時間、淤積深度等)的分析，建立干容重的公式或曲線，并通過實測和實驗數(shù)據(jù)，確定公式中的參數(shù)。然而，由于每個水庫淤沙粗細(xì)不同，水庫水流條件及邊界條件各異，淤積物的干容重影響因素復(fù)雜、采樣困難，具體工程千差萬別，一般公式很難把這眾多影響因素都考慮進去，致使公式中的一些參數(shù)的假定和取值還存在某些不確定性。因此，在工程實踐上，多以實測資料作為依據(jù)。
[0004]以往實測資料的獲取主要通過儀器實地采樣，對河床淤積物采集使用轉(zhuǎn)軸式、插板式采樣器，卵石粗砂河床采用挖斗式采樣器，露水洲灘采用坑測法。目前，對于河床淤積物的采集，國內(nèi)外普遍采用以圓管采樣筒加配重的重力式河床淤積物采樣器，靠沖力高速扎入河床，淤積物進入采樣筒而實現(xiàn)樣本的采集。在采樣筒高速下扎的過程中，淤積物與采樣筒內(nèi)壁之間將產(chǎn)生很大的剪切力，淤積物被壓縮，難以得到高保真度的樣品，對測量河床淤積物干容重和理化性質(zhì)的精度帶來很大影響。
[0005]重力式河床質(zhì)采樣器主要由懸掛鋼纜、懸掛架、滑動軸、采樣筒和配重、觸發(fā)卡簧等組成，采樣筒與滑動軸下端固定連接，懸掛架上端的懸掛鋼纜將采樣器懸掛在測量船上。當(dāng)測量船到達(dá)設(shè)定的采樣點后，將采樣器投放到離床面一定高度的位置，位于懸掛架內(nèi)的滑動軸處于高位，用觸發(fā)卡簧固定。采樣時，松開觸發(fā)卡簧，采樣筒在配重的作用下高速砸向河床并插入河床中，河床淤積物樣本滑入采樣筒，樣本將受到擠壓而變形，其變形的程度無法準(zhǔn)確測量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足，提出了一種測量河床淤積物樣本壓縮比的裝置，該裝置附設(shè)在重力式河床質(zhì)采樣器上，通過采樣過程中對相等高度淤積物進行示蹤定位，可以計算變形淤積物的壓縮比，準(zhǔn)確復(fù)原河床淤積物的原位尺寸，實現(xiàn)其干容重的精確計算。
[0007]本發(fā)明提出的一種測量河床淤積物樣本壓縮比的裝置，該測量裝置安裝在已有的重力式河床質(zhì)采樣器上配套使用，該采樣器主要是由測量船、操作系統(tǒng)、懸掛鋼纜、觸發(fā)卡簧、懸掛架、滑動軸、配重、采樣筒所組成；其特征在于，該裝置包括盛有彩色溶液的壓力儲液罐、伸縮管、輸液開關(guān)、輸液管、噴液口、標(biāo)尺、量規(guī)和支撐架；其中，壓力儲液罐安裝在重力式河床質(zhì)采樣器的懸掛架的一側(cè)壁上，伸縮管一端與壓力儲液罐的下端出口連通，另一端與帶有輸液開關(guān)的輸液管上端相連，輸液管埋設(shè)在重力式河床質(zhì)采樣器的采樣筒外側(cè)壁中，輸液管的下端設(shè)有噴液口，該噴液口與重力式河床質(zhì)采樣器的進口相連通；標(biāo)尺和量規(guī)安裝在支撐架上，支撐架固定安裝在重力式河床質(zhì)采樣器的懸掛架的另一側(cè)壁上；標(biāo)尺固定在重力式河床質(zhì)采樣器采樣筒上端。
[0008]在采樣過程中，標(biāo)尺與采樣筒同步下降，由量規(guī)讀取標(biāo)尺的變化值，標(biāo)尺每下降一段設(shè)定距離，操作系統(tǒng)打開輸液開關(guān)，向淤積物噴射微量彩色溶液后立即關(guān)閉。噴液口瞬時釋放彩色液體實現(xiàn)對采樣淤積物的定位，精確測量各段淤積物壓縮后的高度，從而計算淤積物的壓縮比，得到準(zhǔn)確的淤積物的干容重值。
[0009]本發(fā)明的特點及效果:
[0010]本裝置采用顏料示蹤定位準(zhǔn)確復(fù)原河床淤積物的原位尺寸，實現(xiàn)河床淤積物干容重的精確測量，具有重要的生產(chǎn)實用價值及推廣應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的測量河床淤積物樣本壓縮比裝置的示意圖。
[0012]圖2河床淤積物樣本壓縮比計算示意圖。

【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的一種測量河床淤積物樣本壓縮比的裝置進行詳細(xì)說明。
[0014]本發(fā)明的一種測量河床淤積物樣本壓縮比的裝置，結(jié)構(gòu)如圖1所示，該測量裝置安裝在常規(guī)的重力式河床質(zhì)采樣器上配套使用，該采樣器主要是由測量船101、操作系統(tǒng)102、懸掛鋼纜103、觸發(fā)卡簧104、懸掛架105、滑動軸106、配重107、采樣筒108組成。
[0015]本發(fā)明的裝置主要包括盛有彩色溶液的壓力儲液罐1、伸縮管2、輸液開關(guān)3、輸液管4、噴液口 5、標(biāo)尺6、量規(guī)7和支撐架8，其中，壓力儲液罐I安裝在重力式河床質(zhì)采樣器的懸掛架105的一側(cè)壁上，伸縮管2 —端與壓力儲液罐I的下端出口連通，另一端與帶有輸液開關(guān)3的輸液管4上端相連,輸液管4埋設(shè)在重力式河床質(zhì)米樣器的米樣筒108外側(cè)壁中，輸液管4的下端設(shè)有噴液口 5,該噴液口 5與重力式河床質(zhì)米樣器的進口相連通；標(biāo)尺6和量規(guī)7安裝在支撐架8上，支撐架8固定安裝在重力式河床質(zhì)采樣器的懸掛架105的另一側(cè)壁上；標(biāo)尺6固定在重力式河床質(zhì)米樣器米樣筒108上端。
[0016]上述裝置的各部件的【具體實施方式】分別說明如下；
[0017]本實施例的壓力儲液罐I為長寬各5cm、高10cm，最大存貯染色劑250ML的長方形鋼罐，鋼罐底部連接伸縮管2 ;伸縮管2為內(nèi)徑3mm的耐高壓橡膠軟管；輸液管4為內(nèi)徑2mm的鎳管；噴液口 5為不銹鋼噴頭；標(biāo)尺6、量規(guī)7、支撐架8均采用316不銹鋼材料。
[0018]本實施例所配套使用的重力式河床質(zhì)采樣器10主要基于丹麥KC-Denmark公司Kajak柱狀采泥器的重力法采樣器結(jié)構(gòu)，根據(jù)本實施例的需求改制而成。其中測量船101，型長13m,總寬5m,型深1.8m,設(shè)計平均吃水1.0米,作業(yè)范圍在河流、水庫、沿岸海域等；采樣筒108為直徑112.8mm、截面積10cm2的不銹鋼圓管；采樣器配重107質(zhì)量為500Kg ;其中懸掛架105、滑動軸106、配重107、采樣筒108均采用316不銹鋼材料。操作系統(tǒng)101中存儲有預(yù)先設(shè)置的各種參數(shù)，以及采用常規(guī)編程技術(shù)編制的讀取量規(guī)讀數(shù)、控制觸發(fā)卡簧和輸液開關(guān)的控制程序。
[0019]基于上述組成部分，本發(fā)明測量河床淤積物樣本壓縮比的實施過程為:
[0020](I)將測量船101固定?？吭谠O(shè)定的采樣點，采用懸掛鋼纜103將重力式河床質(zhì)采樣器懸掛在測量船101上，并沉放到離河床床面109設(shè)定高度的位置。
[0021](2)由測量船上的操作系統(tǒng)102松開觸發(fā)卡簧104，采樣筒108在配重107的作用下高速下降并插入河床109中，淤積物樣本滑入采樣筒108，完成采樣。在采樣筒108下降的過程中，標(biāo)尺6同步下降，由測量船上的操作系統(tǒng)102讀取量規(guī)7的讀數(shù)。標(biāo)尺6每下降一段距離，由操作系統(tǒng)102打開輸液開關(guān)3，由壓力儲液罐I通過噴液口 5向淤積物噴射微量彩色溶液后立即關(guān)閉。
[0022](3)采樣完成后，提取采樣筒108內(nèi)的淤積物，精確測量每個彩色溶液染色的淤積物位置，與對應(yīng)標(biāo)尺6下降的尺寸(代表原始河床中淤積物的厚度)對比，得出河床淤積物樣本的壓縮比。如圖2所示，圖中11為采樣筒,12為河床淤積表面，13為河床淤積物；H0i (i= 1,2,....)為采樣筒每次下降的尺寸，Hi為采樣筒內(nèi)第i層樣品的厚度，Hi/H0i即為河床淤積物樣本的分層壓縮比。
【權(quán)利要求】
1.一種測量河床淤積物樣本壓縮比的裝置，該測量裝置安裝在已有的重力式河床質(zhì)采樣器上配套使用，該采樣器主要是由測量船、操作系統(tǒng)、懸掛鋼纜、觸發(fā)卡簧、懸掛架、滑動軸、配重、采樣筒所組成；其特征在于，該裝置包括盛有彩色溶液的壓力儲液罐、伸縮管、輸液開關(guān)、輸液管、噴液口、標(biāo)尺、量規(guī)和支撐架；其中，壓力儲液罐安裝在重力式河床質(zhì)采樣器的懸掛架的一側(cè)壁上，伸縮管一端與壓力儲液罐的下端出口連通，另一端與帶有輸液開關(guān)的輸液管上端相連，輸液管埋設(shè)在重力式河床質(zhì)采樣器的采樣筒外側(cè)壁中，輸液管的下端設(shè)有噴液口，該噴液口與重力式河床質(zhì)采樣器的進口相連通；標(biāo)尺和量規(guī)安裝在支撐架上，支撐架固定安裝在重力式河床質(zhì)采樣器的懸掛架的另一側(cè)壁上；標(biāo)尺固定在重力式河床質(zhì)采樣器采樣筒上端。
【文檔編號】G01N33/00GK104297428SQ201410527975
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】李丹勛, 王浩, 曹列凱, 王興奎 申請人:清華大學(xué)