[發明專利]風沙收集儀

有效

• 申請號: 201110394914.7
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN103134658A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 張戎令;王啟才;黨振峰;朱昌岳;王朝陽;張愛萍;牛叔強;唐述林;李文波;楊曉暉;薛吉安;魏存蘭
• 申請（專利權）人: 中鐵二十一局集團有限公司
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01N1/10
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 劉繼春

技術領域

本發明涉及一種風沙流量的測量裝置，具體的說是一種風沙收集儀。

背景技術

風沙對混凝土結構的風蝕機理、造成的危害，對其耐久性的影響程度等成為當前混凝土結構研究的一個重要領域，特別是在大風地區，研究風沙對混凝土的磨蝕機理，成為這些地區必須考慮的問題。由于蘭新二線處于西北地區，沿線穿越安西風區、煙墩風區、百里風區、三十里風區、達坂城風區等五大分區，最大風速60m/s，局部段大于8級風的天數超過200天。新建蘭新二線戈壁地區大風條件下風對混凝土結構造成的危害是：

第一，風砂加劇了使用階段混凝土的表面損傷速度。在強烈的大風作用下，地表面的風沙，甚至是小的礫石會隨著大風而卷起，撞擊到結構物混凝土上，混凝土表面將出現坑窩損傷，此類破壞已危及到混凝土抗沖擊的性能；研究大風地區風沙對混凝土結構的磨損機理，對提高混凝土抗風蝕等耐久性意義重大；?

第二，風害致使混凝土結構表面破損，加劇了使用階段混凝土的凍融破壞速度。混凝土抗凍性是混凝土抵抗反復凍融循環的能力。蘭新二線地處夏季酷熱、冬季嚴寒地區，其混凝土抗凍性不足是造成耐久性破壞的主要原因。混凝土凍融破壞的機理主要是由于毛細孔中水結冰產生膨脹應力及滲透應力，當這種應力超過混凝土局部抗拉強度時，就可能產生裂縫，在反復凍融作用下，混凝土內部的微細裂縫逐漸增多和擴大，導致混凝土產生疏松剝落，直至破壞。風害會加劇凍融破壞應力。在這種極端惡劣的大風氣候條件下，如何準確掌握風沙的運動規律及其對混凝土結構的風蝕機理，進而提高混凝土結構耐磨性的問題，是蘭新二線高性能混凝土難以解決的一大技術難題。

針對研究風沙運動規律的研究，國內外學者作了許多有意義的探索，如近地面風沙流沙通量儀、風沙流動態監測儀、風沙監測集沙儀、風沙流流量監測儀、風沙流輸沙量測定儀、全自動野外風沙監測儀、PX-JSY-A2型風沙流積沙儀等，這些有意義的研究和發明，在不同的風沙研究中發揮了重要的作用。

現有技術之一：近地面風沙流沙通量儀，是一種可以測量近地面高度范圍內不同高度的風沙輸移通量的機械設備。其包括帶有前蓋和后蓋的盒體，盒體的前面均勻分布有若干個沙塵入口，盒體內相應于每個沙塵入口位置設有一個取樣盒，相鄰兩個取樣盒之間具有間隙，取樣盒的上面設有沙網，前蓋蓋在沙塵入口上，后蓋上設有若干出風口。其在野外風沙和風洞實驗中，風沙流過時，其沙粒被不同高度的取樣盒捕獲，進而獲得輸沙率及其垂向分布。

近地面風沙流沙通量儀存在以下缺點：

1、在后蓋上設有的出風口會將盒體中收集的沙粒帶走，難以真實反映實際沙粒分布情況；?

2、不同高度取樣盒受風向影響小，難以隨著風向的變化而變化，采集風沙量受取樣盒口迎風程度影響較大；

3、沙網的設置給收集沙粒帶來不利影響。

現有技術之二：風沙流動態監測儀，是一種風沙流動態監測儀器，其由稱重式集沙箱、單片機數據采集儀、稱重式傳感器、風速風向傳感器構成，單片機數據采集儀接口通過輸送線分別與稱重式集沙箱、風速風向傳感器相接。氣流中飛躍的顆粒，降落時碰撞地面而產生的回彈稱躍移的沙粒進入方格孔，由引沙通道進入集沙筒。集沙筒放置在稱重式傳感器上，可以收集不同方位的躍移沙粒，測得的數據便于與風向、風速資料建立相關關系，實現顯示、打印、存盤，實時在線自動連續采集數據的目的。

風沙流動態監測儀的缺點：

1、其主要用來收集顆粒碰撞地面而回彈躍移的沙粒，不能收集在空中飛躍的顆粒，在垂直分布上難以反映沙粒的分布情況；

2、不能抵抗約17級的風力，在這種情況下，在大風戈壁地區長期風沙采集過程中，各組件協調工作成為砂礫收集成功的一項瓶頸；

現有技術之三：風沙監測集沙儀，其涉及干旱、半干旱風沙區的沙丘監測技術，具體為一種風沙監測集沙儀。由主體、底座上下設置而成，主體為分層結構，每層由進沙管和集沙盒連接而成，進沙管和集沙盒相通，進沙管外側開口為風沙進口，集沙盒外側開口處設有濾網。可以隨時調整風沙流觀測高度，即風沙進口高度，從而更適應不同的風力情況和沙丘類型；圓盤型底座起到支撐和固定集沙儀的作用，可旋轉式支架則隨自然風向轉變而調整集沙儀風沙進口角度。

風沙監測集沙儀的缺點：其主要適用于沙丘地帶沙粒的觀察，難以滿足戈壁地區大風下沙土集礫石的收集及監測。