野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明一種野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置，包括在河床底部開挖有基坑，該基坑的底部鋪設(shè)有濾水型土工織物，該土工織物上方設(shè)有由若干個(gè)組合式塑料板拼接圍成的長(zhǎng)方形容器，該長(zhǎng)方形容器底部固定于河床上；所述組合式塑料板由若干開有圓孔的塑料板組合而成，上下塑料板之間留有取樣孔，該取樣孔的外側(cè)覆有薄木片，內(nèi)側(cè)覆有薄膜；長(zhǎng)方形容器內(nèi)部盛放有堆積成波浪狀的砂礫，該砂礫上方鋪設(shè)有塑料網(wǎng)，該塑料網(wǎng)通過搭扣搭接在組合式塑料板上。本發(fā)明通過搭建沙坡并對(duì)沙坡上覆水進(jìn)行理化分析，采用該實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)沙坡內(nèi)部進(jìn)行分層分塊取樣從而得到潛流帶河床內(nèi)部河床演化的情況，采用設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)裝置，且易于在地形條件復(fù)雜的野外開展實(shí)驗(yàn)。
【專利說明】
野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及水流檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝 置及其實(shí)驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在自然河流中，地表水與淺層地下水的相互作用過程稱為潛流交換，這一過程對(duì) 其中底棲生物的生存，物質(zhì)循環(huán)以及能量交換具有重要的影響，同時(shí)地表水中的細(xì)顆粒如 泥沙，微生物等也會(huì)隨著水流進(jìn)入潛流帶內(nèi)部從而對(duì)潛流帶內(nèi)部的河床組成造成影響。通 常研究人員通過室內(nèi)循環(huán)水槽實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合數(shù)值模擬的方法來確定其潛流帶內(nèi)部河床的變 化形式，然而這一過程往往做了很多的假定，不能完全符合真實(shí)河流中交換過程?，F(xiàn)有技術(shù) 中并沒有對(duì)實(shí)際河流中潛流帶河床內(nèi)部演變過程的研究。
[0003] 因此，亟待解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的:本發(fā)明的第一目的是提供一種效率高且取樣方便的野外河床演變情況 下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置。
[0005] 本發(fā)明的第二目的是提供該野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方 法。
[0006] 技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所述的一種野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶 實(shí)驗(yàn)裝置，包括在河床底部開挖有基坑，該基坑的底部鋪設(shè)有濾水型土工織物，該土工織物 上方設(shè)有由若干個(gè)組合式塑料板拼接圍成的長(zhǎng)方形容器，該長(zhǎng)方形容器底部固定于河床 上，該長(zhǎng)方形容器的外側(cè)疊設(shè)有若干個(gè)可拆卸卡板;所述組合式塑料板由若干開有圓孔的 塑料板組合而成，上下塑料板之間留有取樣孔，該取樣孔的外側(cè)覆有薄木片，內(nèi)側(cè)覆有薄 膜;長(zhǎng)方形容器內(nèi)部盛放有堆積成波浪狀的砂礫，該砂礫上方鋪設(shè)有塑料網(wǎng)，該塑料網(wǎng)通過 搭扣搭接在組合式塑料板上;取樣時(shí)，從中間向兩邊、從上向下進(jìn)行取樣，在沙坡上方往下 插入隔離板，在取樣孔中插入取樣板，長(zhǎng)方形容器被取樣板、隔離板和塑料板分隔為若干個(gè) 封閉容器，將取樣板拆卸下來，然后插入取樣器，將取樣器取得的砂樣帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行砂樣 密度、級(jí)配的測(cè)量和砂樣中進(jìn)入微生物的觀察記錄。
[0007] 優(yōu)選的，所述組合式塑料板上開設(shè)有若干均勻布置的圓孔，該圓孔內(nèi)插入圓柱狀 塑料棒;該組合式塑料板包括A型塑料板和B型塑料板，相鄰塑料板之間榫連接;所述A型塑 料板由開有圓孔的大塑料板和無孔大塑料板疊設(shè)而成，其中無孔大板位于長(zhǎng)方形容器的外 壁，開有圓孔的大板位于長(zhǎng)方形容器的內(nèi)壁;所述B型塑料板包括由若干個(gè)組合板拼接而 成，該組合板由開有圓孔的小塑料板和無孔小塑料板疊設(shè)而成，其中無孔小塑料板位于長(zhǎng) 方形容器外壁，開有圓孔的小塑料板位于長(zhǎng)方形容器內(nèi)壁;左右組合板之間榫連接，上下組 合板之間留有取樣孔，該取樣孔的外側(cè)覆有薄木片，內(nèi)側(cè)覆有薄膜。
[0008] 進(jìn)一步，所述A型塑料板和B型塑料板的四角通過帶槽口的底座相互固定。
[0009] 其中，在所述長(zhǎng)方形容器的外側(cè)設(shè)有固定塑料墻，該固定塑料墻通過帶槽口的底 座固定于基坑上;所述固定塑料墻由若干個(gè)塑料板組成，左右相鄰塑料板之間榫連接，上下 相鄰塑料板之間留有取樣孔，通過柱狀卡合件連接。
[0010] 優(yōu)選的，所述長(zhǎng)方形容器內(nèi)部、對(duì)應(yīng)于取樣孔處設(shè)有用于固定取樣板插入的支座。
[0011] 進(jìn)一步，長(zhǎng)方形容器內(nèi)部上方設(shè)有用于固定隔離板的卡座，該卡座沿長(zhǎng)方形容器 的長(zhǎng)度方向均布，每一卡座的位置對(duì)應(yīng)于組合式塑料板的橫向接縫處。
[0012] 優(yōu)選的，所述隔離板由整塊隔離片和可拆分隔離片疊設(shè)而成，可拆分隔離片由若 干個(gè)隔離片通過塑料套筒和帶把手的塑料棒配合連接而成。
[0013] 再者，所述長(zhǎng)方形容器內(nèi)壁上、位于砂礫的上方設(shè)有用于測(cè)量側(cè)面水流流速的流 速儀。
[0014] 本發(fā)明所述的采用野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法，包括如 下步驟：
[0015] 第一步:根據(jù)設(shè)計(jì)需求選擇流域位置，在枯水期的河床上挖制基坑，并在基坑底部 鋪設(shè)一定厚度的濾水型土工織物，鋪好后將預(yù)制的組合式塑料板拼裝形成長(zhǎng)方形容器，長(zhǎng) 方形容器的底部固定于河床上。
[0016]第二步:將取樣板插入長(zhǎng)方形容器中的取樣孔內(nèi)，貫穿長(zhǎng)方形容器，并從長(zhǎng)方形容 器的另外一側(cè)伸出；根據(jù)取樣板的位置組裝固定塑料墻，并通過帶槽口的底座將固定塑料 墻固定于基坑上;將取樣板抽出，在長(zhǎng)方形容器中的圓孔中插入圓柱狀塑料板；
[0017] 第三步:制備沙坡，將用去離子水清洗過的沙子放置入長(zhǎng)方形容器中，沙坡高度高 于最上層的薄木板，沙礫的表面覆蓋有一層塑料網(wǎng)，并用搭環(huán)搭接在組合式塑料板上；
[0018] 第四步:長(zhǎng)方形容器內(nèi)砂礫的上方設(shè)置有用于測(cè)量側(cè)面水流流速的流速儀，將可 拆卸卡板和長(zhǎng)方形容器上的無孔塑料板卸下，卸下無孔的塑料板后在相鄰開有圓孔的塑料 板之間插入密封條;在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中每隔8小時(shí)對(duì)長(zhǎng)方形容器覆水取樣，測(cè)量其中懸沙的 含量和粒徑分布；
[0019] 第五步:等待基坑再次漏出水面后，首先在開有圓孔的塑料板側(cè)邊圍上無孔塑料 板，然后將基坑內(nèi)的水排出；待基坑內(nèi)水流排凈后，開始取樣，長(zhǎng)方形容器分為M個(gè)斷面N層， 其中M和N為奇數(shù);為了保證沙坡的穩(wěn)定從中間的斷面向兩邊的斷面進(jìn)行取樣，將兩塊隔離 板分別插入相鄰支座之間的縫隙中直至隔離板插入進(jìn)長(zhǎng)方形容器的底部且標(biāo)記線與長(zhǎng)方 形容器的頂端重合，并通過卡座固定，將四塊取樣板分別插入到四層固定塑料墻的取樣孔 和B型組合塑料板的取樣孔內(nèi)，直至取樣板尾端的刻度線與長(zhǎng)方形容器的邊緣平齊；
[0020] 第六步:分層取樣，對(duì)取樣斷面從上至下進(jìn)行取樣;將固定塑料墻和隔離板中可拆 分隔離片分別拆解開，再將拆分下來的隔離板和塑料板組合成一個(gè)取樣容器，將隔離板中 整塊隔離板固定，在取樣板上預(yù)留的圓孔內(nèi)插入固定用的圓柱狀塑料棒，抬起取樣容器，將 隔離板、塑料板和取樣板形成的取樣容器放置一邊;對(duì)于同一斷面只保留第二層和第四層 取出的沙礫樣本，重復(fù)第五步和第六步直至整個(gè)長(zhǎng)方形容器均完成取樣；
[0021] 第七步:將取樣器放入取樣容器中，打開取樣容器，將采集的取樣器裝箱送入實(shí)驗(yàn) 室；
[0022] 第八步:將取樣器放入烘箱中烘干，然后在電子秤上稱量得到質(zhì)量ml，結(jié)合預(yù)測(cè)的 取樣器的質(zhì)量mO和取樣器的體積V從而可以得到沙子
，將取樣器中的沙子 取出進(jìn)行篩分，得到其粒徑分布曲線和中值粒徑，特別的將篩分出的最細(xì)的顆粒用馬爾文 粒度分析儀進(jìn)一步測(cè)量其粒徑分布；
[0023]第九步:取篩分的砂樣進(jìn)行觀測(cè)，首先觀察其中可能存在的肉眼可見的生物，然后 將砂樣至于顯微鏡下，記錄觀察其中的藻類或微生物。
[0024]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：
[0025] (1)本發(fā)明通過搭建沙坡并對(duì)沙坡上覆水進(jìn)行理化分析，采用該實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)沙坡 內(nèi)部進(jìn)行分層分塊取樣從而得到潛流帶河床內(nèi)部河床演化的情況，采用了廉價(jià)易得的實(shí)驗(yàn) 材料，以及設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)裝置，且易于在地形條件復(fù)雜的野外搭建實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并開展實(shí) 驗(yàn)；
[0026] (2)本發(fā)明在河床上鋪一定厚度的濾水型土工織物，并在砂礫的表面覆蓋了一層 孔徑較小的塑料網(wǎng)，在沙坡四周設(shè)置了帶孔的塑料板，保障在實(shí)驗(yàn)過程中細(xì)砂盡可能少的 隨著水流流出，進(jìn)而導(dǎo)致沙坡形態(tài)的損毀改變；同時(shí)又最大限度的保證了沙坡周邊的水流 特性不受實(shí)驗(yàn)裝置的影響；
[0027] (3)本發(fā)明設(shè)置了可拆卸塑料板，在堆沙坡時(shí)防止沙礫的流出有利于沙坡的塑形， 在拆卸實(shí)驗(yàn)裝置和基坑排水時(shí)不影響沙坡的形態(tài)穩(wěn)定性；
[0028] (4)塑料板之間的縫隙設(shè)有密封條，從而在基坑排水時(shí)，長(zhǎng)方形容器內(nèi)部的水流幾 乎不產(chǎn)生流動(dòng)，進(jìn)而減少了水流流動(dòng)對(duì)沙坡的擾動(dòng)，從而保證了沙坡取樣的穩(wěn)定。
[0029] (5)本發(fā)明在組裝長(zhǎng)方形容器時(shí)先將取樣板插入容器中，并根據(jù)取樣板的位置組 裝固定塑料板，同時(shí)長(zhǎng)方形容器內(nèi)部還設(shè)有固定取樣板的支座，保證了取樣板在實(shí)驗(yàn)取樣 階段插入長(zhǎng)方形容器中保持平直不會(huì)歪斜，取樣器插入沙坡時(shí)避開了支座，從而減少支座 對(duì)水流運(yùn)動(dòng)特性的干擾所帶來的實(shí)驗(yàn)誤差；
[0030] (6)組裝完畢取樣板拔出后，在原先取樣板插入的位置外側(cè)設(shè)置有薄木板，內(nèi)側(cè)設(shè) 薄膜，從而可以增強(qiáng)整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，防止沙礫的漏出同時(shí)也方便了取樣板的插入； [0031] (7)長(zhǎng)方形容器的頂部設(shè)有卡座且固定支座之間留有一定的縫隙，方便了隔離板 的插入，隔離板中的整塊隔離板可防止在一個(gè)斷面取樣的過程中，取樣操作對(duì)旁邊沙波的 影響?？刹鸱指綦x板通過帶把手的塑料棒和塑料套筒連接增強(qiáng)其整體的穩(wěn)定性同時(shí)也便于 取樣過程中的拆卸。
[0032] (8)整個(gè)取樣過程從中間斷面至兩邊斷面，從上層至下層最大限度的保證了沙波 的穩(wěn)定，為了減少取樣板插入對(duì)沙波的影響，只留取第二層和第四層的樣品，拆分隔離板和 取樣板最終構(gòu)成一個(gè)取樣容器，然后插入取樣器進(jìn)行取樣，方便樣品的運(yùn)輸；
[0033] (9)對(duì)取樣器中的砂樣不僅測(cè)量了其密度，級(jí)配的改變，同時(shí)也觀察了其中河流中 生物的聚集情況，探明了潛流帶內(nèi)生物的具體分布樣式。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2為本發(fā)明的俯視圖；
[0036]圖3為圖2中A-A向的剖視圖；
[0037]圖4為圖2中B-B向的剖視圖；
[0038]圖5為本發(fā)明中隔離板的俯視圖；
[0039] 圖6為本發(fā)明中隔離板的側(cè)視圖；
[0040] 圖7為本發(fā)明中取樣器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041 ]圖8為本發(fā)明中取樣板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖9為本發(fā)明中組成的取樣容器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0044] 如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置，包括基 坑1、濾水型土工織物2、組合式塑料板3、A型塑料板301、B型塑料板302、組合板303、長(zhǎng)方形 容器4、取樣孔5、薄木片6、砂礫7、塑料網(wǎng)8、隔離板9、整塊隔離片901、可拆分隔離片902、取 樣板10、取樣器11、帶槽口的底座12、固定塑料墻13、柱狀卡合件14、支座15、卡座16、塑料套 筒17、流速儀18、圓柱狀塑料棒19、限位孔20、可拆卸卡板21。
[0045] 在河床底部開挖有基坑1，該基坑1的底部鋪設(shè)有濾水型土工織物2,最大限度的保 證了實(shí)驗(yàn)過程中波浪的穩(wěn)定。該土工織物2上方設(shè)有由若干個(gè)組合式塑料板3拼接圍成的長(zhǎng) 方形容器4，該長(zhǎng)方形容器4底部用膨脹螺絲固定于河床上，所述長(zhǎng)方形容器4的外側(cè)疊設(shè)有 若干個(gè)可拆卸卡板21。所述組合式塑料板3由若干開有圓孔的塑料板組合而成，上下塑料板 之間留有取樣孔5,該取樣孔5的外側(cè)覆有薄木片6,內(nèi)側(cè)覆有薄膜。如圖1所示，組合式塑料 板3上開設(shè)有若干均勻布置的圓孔，該圓孔內(nèi)插入圓柱狀塑料棒19,將其與隔離板9固定。該 組合式塑料板3包括A型塑料板301和B型塑料板302,相鄰塑料板之間榫連接，A型塑料板301 和B型塑料板302的四角通過帶槽口的底座12相互固定，帶槽口的支座4為I字型，正好卡扣 在A型塑料板301和B型塑料板302上使得塑料板固定。所述A型塑料板301由開有圓孔的大塑 料板和無孔大塑料板疊設(shè)而成，其中無孔大板位于長(zhǎng)方形容器4的外壁，開有圓孔的大板位 于長(zhǎng)方形容器4的內(nèi)壁;所述B型塑料板302包括由若干個(gè)組合板303拼接而成，優(yōu)選的，采用 3行5列的組合板303拼接而成。該組合板303由開有圓孔的小塑料板和無孔小塑料板疊設(shè)而 成，其中無孔小塑料板位于長(zhǎng)方形容器外壁，開有圓孔的小塑料板位于長(zhǎng)方形容器內(nèi)壁;左 右組合板之間榫連接，上下組合板之間留有取樣孔5,該取樣孔5的外側(cè)覆有薄木片6,內(nèi)側(cè) 覆有薄膜。薄木片6的厚度為1mm，實(shí)驗(yàn)過程中防止水滲入長(zhǎng)方形容器或長(zhǎng)方形容器內(nèi)的水 滲出，取樣時(shí)，取樣板刺穿薄木片和薄膜，插入長(zhǎng)方形容器內(nèi)。
[0046] 長(zhǎng)方形容器4內(nèi)部盛放有堆積成波浪狀的砂礫7,該砂礫7上方鋪設(shè)有孔徑為0.3cm 厚度為2.0mm的塑料網(wǎng)8，該塑料網(wǎng)8通過搭扣搭接在組合式塑料板3上，塑料網(wǎng)8不僅能夠防 止砂礫7隨著水波飄走也能夠不影響數(shù)據(jù)的測(cè)量，提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。
[0047] 并在組合塑料板3上用簽字筆畫有砂礫1的位置?；?頂部與砂礫1上部邊緣平 齊，保證了流入長(zhǎng)方形容器內(nèi)的水流的平順，組合塑料板上的開孔和砂礫1上的塑料網(wǎng)9,從 最低程度上減少了實(shí)驗(yàn)裝置本身對(duì)波浪周邊水流情況的影響。
[0048] 如圖3和圖4所示，取樣時(shí)，取樣板10中取樣孔5的內(nèi)側(cè)設(shè)有塑料膜防止搬運(yùn)過程中 對(duì)沙波的擾動(dòng);從中間向兩邊、從上向下進(jìn)行取樣，在沙坡上方往下插入隔離板9,在取樣孔 5中插入取樣板10,長(zhǎng)方形容器4被取樣板10、隔離板9和塑料板分隔為若干個(gè)封閉容器，將 取樣板10拆卸下來，然后插入取樣器11，如圖7和圖8所示，將取樣器11取得的砂樣帶回實(shí)驗(yàn) 室進(jìn)行砂樣密度、級(jí)配的測(cè)量和砂樣中進(jìn)入微生物的觀察記錄，如圖9所示。
[0049]在所述長(zhǎng)方形容器4的外側(cè)設(shè)有固定塑料墻13,該固定塑料墻13通過帶槽口的底 座12固定于基坑1上。固定塑料墻13與B型塑料板302上供取樣板10插入的取樣孔5的高度要 保證一致，方便取樣板13的插入同時(shí)減少取樣板13插入過程中對(duì)沙波的擾動(dòng)，從而提高了 實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
[0050] 所述固定塑料墻13由若干個(gè)塑料板組成，左右相鄰塑料板之間榫連接，上下相鄰 塑料板之間留有取樣孔5，通過柱狀卡合件14連接，柱狀卡合件14包括塑料棒，塑料板上下 卡合在塑料板上，通過旋轉(zhuǎn)卡合將上下塑料板固定連接。所述長(zhǎng)方形容器4內(nèi)部、對(duì)應(yīng)于取 樣孔5處設(shè)有用于固定取樣板10插入的支座15。所述長(zhǎng)方形容器4內(nèi)部上方設(shè)有用于固定隔 離板9的卡座16,該卡座16沿長(zhǎng)方形容器的長(zhǎng)度方向均布，每-^座16的位置對(duì)應(yīng)于組合式 塑料板3的橫向接縫處。所述隔離板9由整塊隔離片901和可拆分隔離片902疊設(shè)而成，可拆 分隔離片902由若干個(gè)隔離片通過塑料套筒17和帶把手的塑料棒配合連接而成，如圖5和圖 6所示。所述長(zhǎng)方形容器4內(nèi)壁上、位于砂礫7的上方設(shè)有流速儀18,用于測(cè)量側(cè)面水流流速 的。
[0051] -種利用野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法，包括如下步驟： [0052]第一步：根據(jù)設(shè)計(jì)需求選擇流域位置，在枯水期的河床上挖制長(zhǎng)7m、高0.7m、寬 0.7m的基坑1，并在基坑1底部鋪設(shè)一定厚度的濾水型土工織物2,鋪好后將預(yù)制的組合式塑 料板3拼裝形成2.5m、高0.5m、寬0.5m的長(zhǎng)方形容器4,長(zhǎng)方形容器4的底部用膨脹螺絲固定 于河床上。
[0053]第二步:將取樣板10插入長(zhǎng)方形容器4中的取樣孔5內(nèi)，貫穿長(zhǎng)方形容器4，并從長(zhǎng) 方形容器4的另外一側(cè)伸出;根據(jù)取樣板10的位置組裝固定塑料墻13,并通過帶槽口的底座 12將固定塑料墻13固定于基坑1上;將取樣板10抽出，在長(zhǎng)方形容器4中的圓孔中插入圓柱 狀塑料棒19;
[0054]第三步:檢查整個(gè)裝置穩(wěn)固性、密封性，制備沙坡，將用去離子水清洗過的沙子放 置入長(zhǎng)方形容器4中，沙坡高度高于最上層的薄木板6,沙礫7的表面覆蓋有一層塑料網(wǎng)8,并 用搭環(huán)搭接在組合式塑料板3上；
[0055] 第四步：對(duì)于選用的沙礫參考《土工試驗(yàn)規(guī)程》中SL237-005-1999比重試驗(yàn)的方 法，用用容量瓶法測(cè)量沙礫的表觀密度，同時(shí)將沙礫7篩分得到其粒徑分布曲線和中值粒 徑;長(zhǎng)方形容器內(nèi)砂礫的上方設(shè)置有用于測(cè)量側(cè)面水流流速的流速儀18,將可拆卸卡板21 和長(zhǎng)方形容器4上的無孔塑料板卸下，卸下無孔的塑料板后在相鄰開有圓孔的塑料板之間 插入密封條，穩(wěn)固長(zhǎng)方形容器4;在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中每隔8小時(shí)對(duì)長(zhǎng)方形容器覆水取樣，測(cè)量 其中懸沙的含量和粒徑分布；
[0056]第五步:等待基坑1再次漏出水面后，首先在開有圓孔的塑料板側(cè)邊圍上無孔塑料 板，然后將基坑內(nèi)的水排出；待基坑內(nèi)水流排凈后，開始取樣，長(zhǎng)方形容器分為M個(gè)斷面N層， 其中M和N為奇數(shù)，優(yōu)選9個(gè)斷面5層;為了保證沙坡的穩(wěn)定從中間的斷面向兩邊的斷面進(jìn)行 取樣，將兩塊隔離板9分別插入相鄰支座之間的縫隙中直至隔離板9插入進(jìn)長(zhǎng)方形容器的底 部且標(biāo)記線與長(zhǎng)方形容器的頂端重合，并通過卡座固定，將四塊取樣板10分別插入到四層 固定塑料墻13的取樣孔和B型組合塑料板302的取樣孔內(nèi)，直至取樣板尾端的刻度線與長(zhǎng)方 形容器4的邊緣平齊；
[0057]第六步:分層取樣，對(duì)取樣斷面從上至下進(jìn)行取樣;將固定塑料墻13和隔離板9中 可拆分隔離片分別拆解開，將隔離板9中的塑料套筒17取出，通過伸出的把手將隔離板內(nèi)部 的塑料棒先旋轉(zhuǎn)再拿出，對(duì)固定塑料墻13也采用同樣的方法拆解開，將帶把手的塑料棒從 隔離板9和塑料板上預(yù)留的插孔中插入進(jìn)去，再將拆分下來的隔離板和塑料板組合成一個(gè) 取樣容器，將隔離板中整塊隔離板固定，在取樣板上預(yù)留的圓孔內(nèi)插入固定用的圓柱狀塑 料棒，抬起取樣容器，將隔離板9、塑料板和取樣板10形成的取樣容器放置一邊;對(duì)于同一斷 面只保留第二層和第四層取出的沙礫樣本，重復(fù)第五步和第六步直至整個(gè)長(zhǎng)方形容器均完 成取樣；
[0058]第七步:對(duì)于放置在一邊的取樣容器，首先將預(yù)留在取樣板底部的限位孔20打開， 然后將取樣器的蓋子打開順著取樣板上的槽口垂直插入進(jìn)取樣容器中，直至底部與取樣板 上的限位孔20重合。對(duì)取樣板上的四個(gè)限位孔重復(fù)上述操作后，打開取樣器，用薄塑料板將 各個(gè)取樣器開口上方的沙礫去除，蓋上蓋子，然后用清水將周邊的沙礫清洗干凈，將采集的 取樣器裝箱送入實(shí)驗(yàn)室；
[0059]第八步:將取樣器11放入烘箱中烘干，然后在電子秤上稱量得到質(zhì)量ml，結(jié)合預(yù)測(cè) 的取樣器的質(zhì)量m0和取樣器的體積V從而可以得到沙子密度
，將取樣器中的沙 子取出進(jìn)行篩分，得到其粒徑分布曲線和中值粒徑，特別的將篩分出的最細(xì)的顆粒用馬爾 文粒度分析儀進(jìn)一步測(cè)量其粒徑分布；
[0060] 第九步:取篩分的砂樣進(jìn)行觀測(cè)，首先觀察其中可能存在的肉眼可見的生物，然后 將砂樣至于顯微鏡下，記錄觀察其中的藻類或微生物。
[0061] 為了使所做實(shí)驗(yàn)更接近真實(shí)河流條件下潛流交換交換量，所述塑料板要足夠的薄 最好小于2cm但是要堅(jiān)硬，這樣最大限度保證河流中的水流環(huán)境。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:包括在河床底部開挖 有基坑（1 )，該基坑（1)的底部鋪設(shè)有濾水型土工織物（2 )，該土工織物(2)上方設(shè)有由若干 個(gè)組合式塑料板(3)拼接圍成的長(zhǎng)方形容器(4)，該長(zhǎng)方形容器(4)底部固定于河床上，該長(zhǎng) 方形容器(4)的外側(cè)疊設(shè)有若干個(gè)可拆卸卡板(21);所述組合式塑料板(3)由若干開有圓孔 的塑料板組合而成，上下塑料板之間留有取樣孔(5)，該取樣孔(5)的外側(cè)覆有薄木片(6)， 內(nèi)側(cè)覆有薄膜;長(zhǎng)方形容器(4)內(nèi)部盛放有堆積成波浪狀的砂礫(7)，該砂礫(7)上方鋪設(shè)有 塑料網(wǎng)(8 )，該塑料網(wǎng)(8)通過搭扣搭接在組合式塑料板(3)上;取樣時(shí)，從中間向兩邊、從上 向下進(jìn)行取樣，在沙坡上方往下插入隔離板(9)，在取樣孔(5)中插入取樣板(10)，長(zhǎng)方形容 器(4)被取樣板(10)、隔離板(9)和塑料板分隔為若干個(gè)封閉容器，將取樣板（10)拆卸下來， 然后插入取樣器（11)，將取樣器（11)取得的砂樣帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行砂樣密度、級(jí)配的測(cè)量和 砂樣中進(jìn)入微生物的觀察記錄。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述 組合式塑料板(3)上開設(shè)有若干均勻布置的圓孔，該圓孔內(nèi)插入圓柱狀塑料棒（19);該組合 式塑料板(3)包括A型塑料板(301)和B型塑料板(302)，相鄰塑料板之間榫連接;所述A型塑 料板(301)由開有圓孔的大塑料板和無孔大塑料板疊設(shè)而成，其中無孔大板位于長(zhǎng)方形容 器(4)的外壁，開有圓孔的大板位于長(zhǎng)方形容器(4)的內(nèi)壁;所述B型塑料板(302)包括由若 干個(gè)組合板(303)拼接而成，該組合板(303)由開有圓孔的小塑料板和無孔小塑料板疊設(shè)而 成，其中無孔小塑料板位于長(zhǎng)方形容器外壁，開有圓孔的小塑料板位于長(zhǎng)方形容器內(nèi)壁;左 右組合板之間榫連接，上下組合板之間留有取樣孔（5)，該取樣孔（5)的外側(cè)覆有薄木片 (6)，內(nèi)側(cè)覆有薄膜。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述 A型塑料板(301)和B型塑料板(302)的四角通過帶槽口的底座（12)相互固定。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:在所 述長(zhǎng)方形容器(4)的外側(cè)設(shè)有固定塑料墻（13)，該固定塑料墻（13)通過帶槽口的底座（12) 固定于基坑（1)上；所述固定塑料墻（13)由若干個(gè)塑料板組成，左右相鄰塑料板之間榫連 接，上下相鄰塑料板之間留有取樣孔(5)，并通過柱狀卡合件(14)連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述 長(zhǎng)方形容器(4)內(nèi)部、對(duì)應(yīng)于取樣孔(5)處設(shè)有用于固定取樣板(10)插入的支座(15)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述 長(zhǎng)方形容器(4)內(nèi)部上方設(shè)有用于固定隔離板(9)的卡座（16)，該卡座（16)沿長(zhǎng)方形容器的 長(zhǎng)度方向均布，每一卡座(16)的位置對(duì)應(yīng)于組合式塑料板(3)的橫向接縫處。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述 隔離板(9)由整塊隔離片(901)和可拆分隔離片(902)疊設(shè)而成，可拆分隔離片(902)由若干 個(gè)隔離片通過塑料套筒(17)和帶把手的塑料棒配合連接而成。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述 長(zhǎng)方形容器(4)內(nèi)壁上、位于砂礫(7)的上方設(shè)有用于測(cè)量側(cè)面水流流速的流速儀(18)。9. 一種利用權(quán)利要求1-8中任一所述的野外河床演變情況下測(cè)量潛流帶實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí) 驗(yàn)方法，其特征在于，包括如下步驟： 第一步:根據(jù)設(shè)計(jì)需求選擇流域位置，在枯水期的河床上挖制基坑，并在基坑底部鋪設(shè) 一定厚度的濾水型土工織物，鋪好后將預(yù)制的組合式塑料板(3)拼裝形成長(zhǎng)方形容器(4)， 長(zhǎng)方形容器(4)的底部固定于河床上，該長(zhǎng)方形容器的外側(cè)疊設(shè)有若干個(gè)可拆卸卡板(21)。 第二步:將取樣板（10)插入長(zhǎng)方形容器中的取樣孔(5)內(nèi)，貫穿長(zhǎng)方形容器，并從長(zhǎng)方 形容器(4)的另外一側(cè)伸出;根據(jù)取樣板(10)的位置組裝固定塑料墻（13)，并通過帶槽口的 底座（12)將固定塑料墻（13)固定于基坑上;將取樣板（10)抽出，在長(zhǎng)方形容器中的圓孔中 插入圓柱狀塑料板(19); 第三步：制備沙坡，將用去離子水清洗過的沙子放置入長(zhǎng)方形容器(4)中，沙坡高度高 于最上層的薄木板(6)，沙礫(7)的表面覆蓋有一層塑料網(wǎng)(8)，并用搭環(huán)搭接在組合式塑料 板⑶上； 第四步:長(zhǎng)方形容器內(nèi)砂礫(7)的上方設(shè)置有用于測(cè)量側(cè)面水流流速的流速儀（18)，將 可拆卸卡板(21)和長(zhǎng)方形容器(4)上的無孔塑料板卸下，卸下無孔的塑料板后在相鄰開有 圓孔的塑料板之間插入密封條;在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中每隔8小時(shí)對(duì)長(zhǎng)方形容器覆水取樣，測(cè) 量其中懸沙的含量和粒徑分布； 第五步：等待基坑（1)再次漏出水面后，首先在開有圓孔的塑料板側(cè)邊圍上無孔塑料 板，然后將基坑（1)內(nèi)的水排出；待基坑(1)內(nèi)水流排凈后，開始取樣，長(zhǎng)方形容器分為M個(gè)斷 面N層，其中M和N為奇數(shù);為了保證沙坡的穩(wěn)定從中間的斷面向兩邊的斷面進(jìn)行取樣，將兩 塊隔離板(9)分別插入相鄰支座（15)之間的縫隙中直至隔離板(9)插入進(jìn)長(zhǎng)方形容器的底 部且標(biāo)記線與長(zhǎng)方形容器的頂端重合，并通過卡座（16)固定，將四塊取樣板（10)分別插入 到四層固定塑料墻（13)的取樣孔（5)和B型組合塑料板(302)的取樣孔（5)內(nèi)，直至取樣板 (10)尾端的刻度線與長(zhǎng)方形容器的邊緣平齊； 第六步:分層取樣，對(duì)取樣斷面從上至下進(jìn)行取樣;將固定塑料墻（13)和隔離板(9)中 可拆分隔離片分別拆解開，再將拆分下來的隔離板和塑料板組合成一個(gè)取樣容器，將隔離 板(9)中整塊隔離板(901)固定，在取樣板（10)上預(yù)留的圓孔內(nèi)插入固定用的圓柱狀塑料棒 (19)，抬起取樣容器，將隔離板(9)、塑料板和取樣板(10)形成的取樣容器放置一邊;對(duì)于同 一斷面只保留第二層和第四層取出的沙礫樣本，重復(fù)第五步和第六步直至整個(gè)長(zhǎng)方形容器 均完成取樣； 第七步:將取樣器（11)放入取樣容器中，打開取樣容器，將采集的取樣器（11)裝箱送入 實(shí)驗(yàn)室； 第八步:將取樣器(11)放入烘箱中烘干，然后在電子秤上稱量得到質(zhì)量ml，結(jié)合預(yù)測(cè)的 取樣器的質(zhì)量m0和取樣器的體積V從而可以得到沙子密度，將取樣器中的沙子 取出進(jìn)行篩分，得到其粒徑分布曲線和中值粒徑，特別的將篩分出的最細(xì)的顆粒用馬爾文 粒度分析儀進(jìn)一步測(cè)量其粒徑分布； 第九步:取篩分的砂樣進(jìn)行觀測(cè)，首先觀察其中可能存在的肉眼可見的生物，然后將砂 樣至于顯微鏡下，記錄觀察其中的藻類或微生物。
【文檔編號(hào)】G01N33/24GK106053763SQ201610536369
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月8日
【發(fā)明人】陳奕林, 金光球, 唐洪武, 姜啟豪, 張沛, 吳廣昊, 朱延濤, 李凌
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)