[發明專利]一種輪式徑流泥沙采樣器

有效

• 申請號: 201510076678.2
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104634613B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 劉寶元;劉瑛娜;符素華;劉剛;王大安;高曉飛
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G01N1/10
• 分類號: G01N1/10
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 張文祎

技術領域

本發明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

徑流小區是定量監測水土流失量的一種測量設施，廣泛應用于世界各地。徑流小區土壤侵蝕與徑流量的傳統方法監測，一般用分水箱和集流桶(池)收集徑流。通過人工測量池/桶水深計算產流量，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)，最后通過產流總量和含沙量計算泥沙總量和侵蝕模數。

采集渾水樣的代表性以及含沙量的準確測量是確定泥沙總量以及侵蝕模數計算精度的關鍵。傳統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，然后進行室內烘干秤重計算含沙量或者采用比重法計算含沙量。這種方法需要大量人力并且測量誤差大，其主要原因是：(1)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1m只需要0.3秒的時間，使桶內渾水含沙量很難處于均勻分布狀態，導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，美國土壤保持局發明了Conshocton式渾水采樣器，這種采樣器采集約1％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際偏大。另外含沙量自動化監測的其它儀器設備，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定。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種輪式徑流泥沙采樣器，該采樣器結構簡單并可對徑流自動分流取樣，取代了傳統的分水箱法，且采集渾水樣所測含沙量與實際含沙量接近，結果準確。

為解決上述第一個技術問題，本發明采用下述技術方案：

一種輪式徑流泥沙采樣器，包括箱體、設置在所述箱體內部且沿水平軸線旋轉的水流驅動輪、設置在所述水流驅動輪上的取樣槽和設置在所述箱體內部的匯流箱；所述箱體的上部設有進水管，所述進水管的出水口位于所述水流驅動輪的上方；所述水流驅動輪上設有沿周向均勻設置的若干個葉片；所述匯流箱的側面上開設有圓形開口，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；所述匯流箱的底部設置有通向所述箱體外的導水管。當含有泥沙的水樣通過進水管流到水流驅動輪上時，在水流的沖擊力和重力作用下帶動水流驅動輪轉動，水流驅動輪帶動采樣槽一同轉動，當采樣槽轉到水流下方時，采集水樣并將采集到水樣導入匯流箱中，最終通過導水管將水樣引流到箱體的外部。這樣通過采樣槽的轉動實現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流過程全部的渾水的含沙量一致。

優選地，所述取樣槽的底部朝向所述匯流箱方向傾斜。

優選地，所述水流驅動輪主要由輪面、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，所述葉片傾斜設置。

優選地，所述匯流箱的底部向一角傾斜。

優選地，所述水流驅動輪上還設有使其保持動平衡的配重塊。

優選地，所述葉片傾斜地設置在水流驅動輪上。

優選地，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有出水管。

優選地，所述箱體的底部還設有安裝支腳。

優選地，所述箱體、水流驅動輪、取樣槽和匯流箱均為不銹鋼板制成。

本發明的有益效果如下：

本發明的采樣器能夠通過自動分段采集徑流小區產流渾水樣，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流過程全部的渾水的含沙量一致，從而能夠準確計算徑流小區土壤流失模數。解決了傳統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，靠徑流本身驅動，無需額外提供動力及電力，對于節省人力物力和提高徑流小區觀測精度具有重要意義，可在全國各水土保持監測站點推廣。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

圖1示出本發明的結構示意圖。

圖2示出本發明的剖視圖。

圖3示出本發明的匯流箱的結構示意圖。

具體實施方式