一種輪式徑流泥沙采樣器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種土壤侵蝕徑流泥沙分流采樣器。更具體地，涉及一種輪式徑流泥沙采樣器。
【背景技術(shù)】
[0002]徑流小區(qū)是定量監(jiān)測水土流失量的一種測量設(shè)施，廣泛應(yīng)用于世界各地。徑流小區(qū)土壤侵蝕與徑流量的傳統(tǒng)方法監(jiān)測，一般用分水箱和集流桶(池)收集徑流。通過人工測量池/桶水深計(jì)算產(chǎn)流量，通過人工采集渾水樣測定含沙量(單位體積的干沙重量，g/L)，最后通過產(chǎn)流總量和含沙量計(jì)算泥沙總量和侵蝕模數(shù)。
[0003]采集渾水樣的代表性以及含沙量的準(zhǔn)確測量是確定泥沙總量以及侵蝕模數(shù)計(jì)算精度的關(guān)鍵。傳統(tǒng)含沙量測量是通過人工攪拌分水箱或集流桶(池)，并取渾水樣，然后進(jìn)行室內(nèi)烘干秤重計(jì)算含沙量或者采用比重法計(jì)算含沙量。這種方法需要大量人力并且測量誤差大，其主要原因是:(I)分水箱或集流桶本身體積較大，很難攪勻渾水樣；(2)泥沙顆粒沉降速度很快，例如，2mm的砂粒沉降Im只需要0.3秒的時間，使桶內(nèi)渾水含沙量很難處于均勻分布狀態(tài)，導(dǎo)致攪拌法采集渾水樣的含沙量誤差較大。為了解決這個問題，美國土壤保持局發(fā)明了 Conshocton式渾水采樣器，這種采樣器采集約I %的渾水量，大大減少人力，但是該采樣器不適合較大流量而且所測含沙量比實(shí)際偏大。另外含沙量自動化監(jiān)測的其它儀器設(shè)備，例如美國的ISCO徑流泥沙采樣器適合較大徑流場和流域，德國的UTM采樣器則價格高昂，難以確定采樣時間。除此之外，另外采用稱量法、紅外線法、激光法、射線法，超聲波法和電容法等間接法測量含沙量的儀器，含沙量測定范圍存在局限性且工作不穩(wěn)定。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種輪式徑流泥沙采樣器，該采樣器結(jié)構(gòu)簡單并可對徑流自動分流取樣，取代了傳統(tǒng)的分水箱法，且采集渾水樣所測含沙量與實(shí)際含沙量接近，結(jié)果準(zhǔn)確。
[0005]為解決上述第一個技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:
[0006]一種輪式徑流泥沙采樣器，包括箱體、設(shè)置在所述箱體內(nèi)部且沿水平軸線旋轉(zhuǎn)的水流驅(qū)動輪、設(shè)置在所述水流驅(qū)動輪上的取樣槽和設(shè)置在所述箱體內(nèi)部的匯流箱；所述箱體的上部設(shè)有進(jìn)水管，所述進(jìn)水管的出水口位于所述水流驅(qū)動輪的上方；所述水流驅(qū)動輪上設(shè)有沿周向均勻設(shè)置的若干個葉片；所述匯流箱的側(cè)面上開設(shè)有圓形開口，所述取樣槽的出水口插入所述圓形開口位于所述匯流箱內(nèi)；所述匯流箱的底部設(shè)置有通向所述箱體外的導(dǎo)水管。當(dāng)含有泥沙的水樣通過進(jìn)水管流到水流驅(qū)動輪上時，在水流的沖擊力和重力作用下帶動水流驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動，水流驅(qū)動輪帶動采樣槽一同轉(zhuǎn)動，當(dāng)采樣槽轉(zhuǎn)到水流下方時，采集水樣并將采集到水樣導(dǎo)入?yún)R流箱中，最終通過導(dǎo)水管將水樣引流到箱體的外部。這樣通過采樣槽的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)了對水流的分段取樣，從而使采集到的渾水樣均勻，能夠使分段采集到的渾水樣的含沙量與整個產(chǎn)流過程全部的渾水的含沙量一致。
[0007]優(yōu)選地，所述取樣槽的底部朝向所述匯流箱方向傾斜。
[0008]優(yōu)選地，所述水流驅(qū)動輪主要由輪面、葉片、葉片附著空心軸和輪軸組成，所述輪面為兩個，分別固定設(shè)置在所述葉片附著空心軸的兩端，且所述輪面的直徑大于所述葉片附著空心軸的直徑，所述葉片與所述葉片附著空心軸的外圓周面和兩個輪面固定連接，所述葉片傾斜設(shè)置。
[0009]優(yōu)選地，所述匯流箱的底部向一角傾斜。
[0010]優(yōu)選地，所述水流驅(qū)動輪上還設(shè)有使其保持動平衡的配重塊。
[0011]優(yōu)選地，所述葉片傾斜地設(shè)置在水流驅(qū)動輪上。
[0012]優(yōu)選地，所述匯流箱的底面的橫截面呈V字型，并且向一端傾斜，所述匯流箱的底面最低處設(shè)有出水管。
[0013]優(yōu)選地，所述箱體的底部還設(shè)有安裝支腳。
[0014]優(yōu)選地，所述箱體、水流驅(qū)動輪、取樣槽和匯流箱均為不銹鋼板制成。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0016]本實(shí)用新型的采樣器能夠通過自動分段采集徑流小區(qū)產(chǎn)流渾水樣，采集到的渾水樣均勻，能夠使分段采集到的渾水樣的含沙量與整個產(chǎn)流過程全部的渾水的含沙量一致，從而能夠準(zhǔn)確計(jì)算徑流小區(qū)土壤流失模數(shù)。解決了傳統(tǒng)分水箱法需要的人工量大，測量誤差大的問題，尤其解決了在傳統(tǒng)分水箱法二次采樣時采集的渾水樣因缺乏代表性而造成測量含沙量大大偏低的問題。本裝置造價低廉，靠徑流本身驅(qū)動，無需額外提供動力及電力，對于節(jié)省人力物力和提高徑流小區(qū)觀測精度具有重要意義，可在全國各水土保持監(jiān)測站點(diǎn)推廣。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0018]圖1示出本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2示出本實(shí)用新型的剖視圖。
[0020]圖3示出本實(shí)用新型的匯流箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了更清楚地說明本實(shí)用新型，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0022]如圖1、圖2和圖3所示，一種輪式徑流泥沙采樣器包括箱體I和設(shè)置在箱體I內(nèi)部的水流驅(qū)動輪2、采樣槽3和匯流箱4，水流驅(qū)動輪2包括輪面21、葉片22、葉片附著空心軸23和輪軸24，輪面21為兩片圓形不銹鋼板，在其中心開設(shè)有用于套接輪軸24的圓孔，葉片附著空心軸23為不銹鋼圓管，兩片輪面21分別與葉片附著空心軸23的兩端面焊接固定，輪軸24通過軸承插接在輪面21的中心，其兩端分別與箱體I焊接固定，水流驅(qū)動輪2能夠圍繞輪軸24旋轉(zhuǎn)。輪面21的直徑大于葉片附著空心軸23的直徑，葉片22分別與兩片輪面21和葉片附著空心軸23的外圓周面焊接，葉片22與葉片附著空心軸23的夾角為30度。本實(shí)施例中共設(shè)有8片葉片22，葉片22間隔均勻設(shè)置。采樣槽3橫向焊接在葉片附著空心軸23的外圓周面上，靠近匯流箱4 一側(cè)的輪面21上開設(shè)有與采樣槽3的橫截面相匹配的孔，采樣槽3的一端伸出輪面21，采樣槽3的底面朝向匯流箱4的方向傾斜。匯流箱4靠近水流驅(qū)動輪2的端面上開設(shè)有圓形開口，該圓形開口的直徑略大于采樣槽3旋轉(zhuǎn)的軌跡的直徑，采樣槽3的一端伸入圓形開口內(nèi)，使得水流驅(qū)動輪2能夠自由旋轉(zhuǎn)而不會與匯流箱4發(fā)生干涉。匯流箱4的底部在橫向和縱向方向皆傾斜10度，使箱底向一角傾斜，并在該角設(shè)有通向箱體I外部的導(dǎo)水管41。
[0023]箱體I的頂部設(shè)有進(jìn)水管11，其出口位于水流驅(qū)動輪2的上方，當(dāng)含有泥沙的水樣通過進(jìn)水管11流到水流驅(qū)動輪2上時，在水流的沖擊力和重力作用下帶動水流驅(qū)動輪2轉(zhuǎn)動，水流驅(qū)動輪2帶動采樣槽3 —同轉(zhuǎn)動，當(dāng)采樣槽3轉(zhuǎn)到水流下方時，采集水樣并將采集到水樣導(dǎo)入?yún)R流箱4中，最終通過導(dǎo)水管41將水樣引流到箱體I的外部。這樣通過采樣槽3的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)了對渾水流的分段取樣，從而使采集到的水樣均勻，能夠使分段采集到的渾水樣的含沙量與整個產(chǎn)流過程全部的渾水的含沙量一致。水流驅(qū)動輪2上還設(shè)有能調(diào)節(jié)其動平衡的配重塊，使得水流驅(qū)動輪2轉(zhuǎn)動平穩(wěn)。
[0024]箱體I的底面的截面為V字型，并向一側(cè)傾斜，其低點(diǎn)位置處設(shè)置有出水管12。沒有被采樣槽3所取樣的水流流入到箱體I內(nèi)，并通過出水管12流出箱體I。箱體I的底部還設(shè)有能夠調(diào)節(jié)高度的支腳。箱體1、水流驅(qū)動輪2、采樣槽3和匯流箱4均為不銹鋼材料，能夠防止發(fā)生銹蝕的現(xiàn)象，延長該采樣器的使用壽命。
[0025]顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種輪式徑流泥沙采樣器，其特征在于:包括箱體、設(shè)置在所述箱體內(nèi)部且沿水平軸線旋轉(zhuǎn)的水流驅(qū)動輪、設(shè)置在所述水流驅(qū)動輪上的取樣槽和設(shè)置在所述箱體內(nèi)部的匯流箱；所述箱體的上部設(shè)有進(jìn)水管，所述進(jìn)水管的出水口位于所述水流驅(qū)動輪的上方；所述水流驅(qū)動輪上設(shè)有沿周向均勻設(shè)置的若干個葉片；所述匯流箱的側(cè)面上開設(shè)有圓形開口，所述取樣槽的出水口插入所述圓形開口位于所述匯流箱內(nèi)；所述匯流箱的底部設(shè)置有通向所述箱體外的導(dǎo)水管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪式徑流泥沙采樣器，其特征在于:所述取樣槽的底部朝向所述匯流箱方向傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪式徑流泥沙采樣器，其特征在于:所述水流驅(qū)動輪主要由輪面、葉片、葉片附著空心軸和輪軸組成，所述輪面為兩個，分別固定設(shè)置在所述葉片附著空心軸的兩端，且所述輪面的直徑大于所述葉片附著空心軸的直徑，所述葉片與所述葉片附著空心軸的外圓周面和兩個輪面固定連接，所述葉片傾斜設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪式徑流泥沙采樣器，其特征在于:所述匯流箱的底部向一角傾斜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪式徑流泥沙采樣器，其特征在于:所述水流驅(qū)動輪上還設(shè)有使其保持動平衡的配重塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪式徑流泥沙采樣器，其特征在于:所述葉片傾斜地設(shè)置在水流驅(qū)動輪上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪式徑流泥沙采樣器，其特征在于:所述匯流箱的底面的橫截面呈V字型，并且向一端傾斜，所述匯流箱的底面最低處設(shè)有出水管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪式徑流泥沙采樣器，其特征在于:所述箱體的底部還設(shè)有安裝支腳。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪式徑流泥沙采樣器，其特征在于:所述箱體、水流驅(qū)動輪、取樣槽和匯流箱均為不銹鋼板制成。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種輪式徑流泥沙采樣器，包括箱體、設(shè)置在所述箱體內(nèi)部且沿水平軸線旋轉(zhuǎn)的水流驅(qū)動輪、設(shè)置在所述水流驅(qū)動輪上的取樣槽和設(shè)置在所述箱體內(nèi)部的匯流箱；所述箱體的上部設(shè)有進(jìn)水管，所述進(jìn)水管的出水口位于所述水流驅(qū)動輪的上方；所述水流驅(qū)動輪上設(shè)有沿周向均勻設(shè)置的若干個葉片；所述匯流箱的側(cè)面上開設(shè)有圓形開口，所述取樣槽的出水口插入所述圓形開口位于所述匯流箱內(nèi)；所述匯流箱的底部設(shè)置有通向所述箱體外的導(dǎo)水管。本實(shí)用新型通過采樣槽的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)了對水流的分段取樣，從而使采集到的渾水樣均勻，能夠使分段采集到的渾水樣的含沙量與整個產(chǎn)流過程全部的渾水的含沙量一致。
【IPC分類】G01N1-10
【公開號】CN204389225
【申請?zhí)枴緾N201520103652
【發(fā)明人】劉寶元, 劉瑛娜, 符素華, 劉剛, 王大安, 高曉飛
【申請人】北京師范大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月12日