[發明專利]野外河床演變情況下測量潛流帶實驗裝置及其實驗方法

有效

• 申請號: 201610536369.3
• 申請日: 2016-07-08
• 公開（公告）號: CN106053763B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）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（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種野外河床演變情況下測量潛流帶實驗裝置，其特征在于：包括在河床底部開挖有基坑(1)，該基坑(1)的底部鋪設有濾水型土工織物(2)，該土工織物(2)上方設有由若干個組合式塑料板(3)拼接圍成的長方形容器(4)，該長方形容器(4)底部固定于河床上，該長方形容器(4)的外側疊設有若干個可拆卸卡板(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)的外側覆有薄木片(6)，內側覆有薄膜；長方形容器(4)內部盛放有堆積成波浪狀的砂礫(7)，該砂礫(7)上方鋪設有塑料網(8)，該塑料網(8)通過搭扣搭接在組合式塑料板(3)上；取樣時，從中間向兩邊、從上向下進行取樣，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)，長方形容器(4)被取樣板(10)、隔離板(9)和塑料板分隔為若干個封閉容器，將取樣板(10)拆卸下來，然后插入取樣器(11)，將取樣器(11)取得的砂樣帶回實驗室進行砂樣密度、級配的測量和砂樣中進入微生物的觀察記錄。

2.根據權利要求1所述的野外河床演變情況下測量潛流帶實驗裝置，其特征在于：所述組合式塑料板(3)上開設有若干均勻布置的圓孔，該圓孔內插入圓柱狀塑料棒(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而成，其中無孔大板位于長方形容器(4)的外壁，開有圓孔的大板位于長方形容器(4)的內壁；所述B型塑料板(302)包括由若干個組合板(303)拼接而成的塑料板，該組合板(303)由開有圓孔的小塑料板和無孔小塑料板疊設而成，其中無孔小塑料板位于長方形容器外壁，開有圓孔的小塑料板位于長方形容器內壁；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)的外側覆有薄木片(6)，內側覆有薄膜。

3.根據權利要求2所述的野外河床演變情況下測量潛流帶實驗裝置，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.根據權利要求1所述的野外河床演變情況下測量潛流帶實驗裝置，其特征在于：在所述長方形容器(4)的外側設有固定塑料墻(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.根據權利要求1所述的野外河床演變情況下測量潛流帶實驗裝置，其特征在于：所述長方形容器(4)內部、對應于取樣孔(5)處設有用于固定取樣板(10)插入的支座(15)。

6.根據權利要求1所述的野外河床演變情況下測量潛流帶實驗裝置，其特征在于：所述長方形容器(4)內部上方設有用于固定隔離板(9)的卡座(16)，該卡座(16)沿長方形容器的長度方向均布，每一卡座(16)的位置對應于組合式塑料板(3)的橫向接縫處。

7.根據權利要求1所述的野外河床演變情況下測量潛流帶實驗裝置，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)疊設而成，可拆分隔離片(902)由若干個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.根據權利要求1所述的野外河床演變情況下測量潛流帶實驗裝置，其特征在于：所述長方形容器(4)內壁上、位于砂礫(7)的上方設有用于測量側面水流流速的流速儀(18)。

9.一種利用權利要求1-8中任一所述的野外河床演變情況下測量潛流帶實驗裝置的實驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步：根據設計需求選擇流域位置，在枯水期的河床上挖制基坑，并在基坑底部鋪設一定厚度的濾水型土工織物，鋪好后將預制的組合式塑料板(3)拼裝形成長方形容器(4)，長方形容器(4)的底部固定于河床上，該長方形容器的外側疊設有若干個可拆卸卡板(21)；

第二步：將取樣板(10)插入長方形容器中的取樣孔(5)內，貫穿長方形容器，并從長方形容器(4)的另外一側伸出；根據取樣板(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，在長方形容器中的取樣孔中插入圓柱狀塑料棒(19)；

第三步：制備沙坡，將用去離子水清洗過的沙子放置入長方形容器(4)中，沙坡高度高于最上層的薄木片(6)，砂礫(7)的表面覆蓋有一層塑料網(8)，并用搭環搭接在組合式塑料板(3)上；

第四步：長方形容器內砂礫(7)的上方設置有用于測量側面水流流速的流速儀(18)，將可拆卸卡板(21)和長方形容器(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；在整個實驗過程中每隔8小時對長方形容器覆水取樣，測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邊圍上無孔塑料板，然后將基坑(1)內的水排出；待基坑(1)內水流排凈后，開始取樣，長方形容器分為M個斷面N層，其中M和N為奇數；為了保證沙坡的穩定從中間的斷面向兩邊的斷面進行取樣，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)插入進長方形容器的底部且標記線與長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，直至取樣板(10)尾端的刻度線與長方形容器的邊緣平齊；

第六步：分層取樣，對取樣斷面從上至下進行取樣；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取樣容器，將隔離板(9)中整塊隔離片(901)固定，在取樣板(10)上預留的圓孔內插入固定用的圓柱狀塑料棒(19)，抬起取樣容器放置一邊；對于同一斷面只保留第二層和第四層取出的砂礫樣本，重復第五步和第六步直至整個長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)裝箱送入實驗室；

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量m1，結合預測的取樣器的質量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的顆粒用馬爾文粒度分析儀進一步測量其粒徑分布；

第九步：取篩分的砂樣進行觀測，首先觀察其中可能存在的肉眼可見的生物，然后將砂樣置于顯微鏡下，記錄觀察其中的藻類或微生物。