[發明專利]一種水土保持監測小區徑流泥沙連續取樣保存系統和方法

有效

• 申請號: 201710466896.6
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107192584B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 龔家國;馮偉;趙勇;王浩;王英;高子旭
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院;水利部水土保持監測中心
• 主分類號: G01N1/20
• 分類號: G01N1/20
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李富華;李桂玲

本發明涉及一種水土保持監測小區徑流泥沙連續取樣保存系統和方法，包括：安裝在四面有百葉窗的箱體中的取樣子系統、樣品存儲子系統、控制子系統、電源子系統，清理子系統以及降雨傳感器；多個環繞在根據取水狀況而間歇轉動的取樣環形取樣履帶周圍的取樣桶，所述的取樣桶通過自動解鎖機構與環形取樣履帶連接。本發明通過設置一整套自動循環使用的取樣桶，取樣桶通過環形取樣履帶不斷的對小區產生的徑流進行取樣，并記錄取樣次數，同時按設定間隔或隨機選擇抽取取樣桶進行儲存，以便之后的研究，整個過程實現完全無人化的自動取樣和自動抽樣，實現對小區徑流泥沙過程的完全自動化取樣和存儲樣品，大大減少了人員野外工作量，節約了人力和實驗成本。

技術領域

本發明涉及一種水土保持監測小區徑流泥沙連續取樣保存系統和方法，是一種水文實驗系統方法，是一種應用于水土保持監測小區徑流的系統和方法。

背景技術

建立水土保持監測小區，開展指定地點水土流失監測是開展水土保持研究、水土流失治理，以及生產建設項目水土流失防治等主要手段。標準監測小區的水平投影尺寸一般為長20m寬5m，在下游中間部位設出水口。其徑流泥沙過程監測主要采用等量分流原理進行基于次降雨過程的監測。即在小區的出水口位置布設承接池或承接桶，在承接池外側統一水平高度設多個相同的出水口，然后接取其中一個出水口的徑流泥沙。待一次徑流泥沙過程結束后，采用人工測量的方式獲取單個出水口的徑流量和泥沙量，然后乘以出水口個數并加上承接池內的水量和泥沙，即為本次降雨過程的產流量和侵蝕產沙量。

上述方式在應用中存在著如下問題：（1）水土保持監測小區為避免人工干擾，一般建設在偏遠和交通不便的位置，完成一次監測后，難以清理泥沙為下一次侵蝕產沙過程監測做準備。（2）只能進行總的產水、產沙監測，難以實現產水、產沙過程監測，為了獲取水沙過程，需要專人值守，然而由于降雨和產流的不確定性，往往難以獲得產流產沙過程監測機會，并獲取數據。（3）獲取的徑流、泥沙數據往往不準確，參考作用有限。主要是因為受降雨強度變化，以及監測小區出水口位置、承接池位置等的影響，監測小區出流過程大小變化時承接池內的水位條件、泥沙沉積條件等均會發生變化，造成出水口的出流過程和含沙量過程存在較大差異，使得降雨產流過程越長則單個出水口的徑流量和泥沙量的代表性越差。

發明內容

為了克服現有技術的問題，本發明提出了一種水土保持監測小區徑流泥沙連續取樣保存系統和方法。所述的系統和方法能夠實現水體保持徑流小區的自動化自動連續取樣、自動化清理和維護，對樣品進行自動化保存，實現自動化的監測。

本發明的目的是這樣實現的：一種水土保持監測小區徑流泥沙連續取樣保存系統，包括：安裝在四面有百葉窗的箱體中的取樣子系統、樣品存儲子系統、控制子系統、電源子系統，清理子系統以及降雨傳感器；多個環繞在根據取水狀況而間歇轉動的環形取樣履帶周圍的取樣桶，所述的取樣桶通過自動解鎖機構與取樣環形履帶連接；所述的取樣子系統還設有與小區徑流出水口管道連接的取樣口，所述的取樣口對準一個取樣桶的上口并設有水位計，所述的水位計與控制子系統電連接，所述的控制子系統與帶動取樣環形履帶運行的電機連接，所述的控制子系統中設有計算雨水充盈一個取樣桶時間的計時器和一場降雨充盈取樣桶次數的計次器；所述的樣品存儲子系統為設有蛇形軌道的樣品存儲區，所述的蛇形軌道起點設在一個取樣桶的停止位上，所述的蛇形軌道起點設有環形存儲履帶。

進一步的，所述的取樣筒為上部為倒圓臺，下部為圓柱形，底部設有活門，圓柱部分設有至少兩個卡固環。

進一步的，所述的取樣筒的圓臺部分設有與軌道相配合的凹弧形卡固槽。

進一步的，所述的電源子系統包括，蓄電池，所述的蓄電池與太陽能電池板連接。

進一步的，所述的清理子系統包括：設置在一個取樣筒停止位上的可開合震動環和自動沖洗器。

進一步的，所述的自動清洗器包括：設置在所述箱體頂部的集水盤，所述的集水盤與帶有過濾器的儲水箱管道連接，所述的儲水箱與沖洗泵管道連接，所述的沖洗泵與能夠自動伸縮的噴頭連接，所述集水盤中設有縱橫排列的隔板。