[發(fā)明專利]一種室內(nèi)土槽試驗徑流泥沙連續(xù)取樣測量保存系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710467230.2
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107091760B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龔家國;秦昌波;趙勇;王浩;石彬;王英;高子旭
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水利水電科學研究院;環(huán)境保護部環(huán)境規(guī)劃院
• 主分類號: G01N1/20
• 分類號: G01N1/20;G01N5/04;G01N35/00
• 代理公司: 11001 北京國林貿(mào)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李富華;李桂玲

本發(fā)明涉及一種室內(nèi)土槽試驗徑流泥沙連續(xù)取樣測量保存系統(tǒng)和方法，包括：取樣子系統(tǒng)、測量子系統(tǒng)、樣品存儲子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)，清理子系統(tǒng)；取樣子系統(tǒng)包括：多個環(huán)繞在根據(jù)取水狀況而間歇轉(zhuǎn)動的環(huán)形取樣履帶周圍的取樣桶，取樣桶通過自動解鎖機構(gòu)與環(huán)形取樣履帶連接。本發(fā)明通過環(huán)形取樣履帶帶動的取樣桶，不斷的對土槽中所產(chǎn)生的徑流進行取樣，記錄取樣次數(shù)，同時通過測量子系統(tǒng)對各個取樣進行精確的計量，實現(xiàn)完全無人化的自動取樣和自動測量，經(jīng)過對取樣次數(shù)的精確計量以及對每個取樣桶中的水和泥沙的精確稱重，實現(xiàn)對土槽中徑流完全自動化的精確計量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種室內(nèi)土槽試驗徑流泥沙連續(xù)取樣測量保存系統(tǒng)和方法，是一種水文實驗的系統(tǒng)和方法，是一種用于泥土坡面的水沙自動測量的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

水土流失過程觀測實驗是開展水土保持研究、水土流失治理，以及生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失防治等研究、設(shè)計工作中獲取參數(shù)的重要實驗手段。實驗通常是在人工降雨區(qū)域中設(shè)置一個傾斜的土槽，土槽中填埋土壤，這些土壤來自于被研究區(qū)域，土槽的下游中間部位設(shè)出水口。其徑流泥沙過程監(jiān)測主要采用等量分流原理進行基于次降雨過程的監(jiān)測。即在土槽的出水口位置布設(shè)取樣桶，通過人工間隔一定時間取一次水樣并記錄取樣時間，計算水量和徑流泥沙過程。這種傳統(tǒng)取樣方式采取人工取樣，這需要大量的人工和反復(fù)重復(fù)的動作，實驗操作、計時等會出現(xiàn)較大誤差，但在實際中，人工換桶往往不能十分準確的把握接水的準確性。盡管可以采用多個土槽同時實驗的方式，同時取多個水樣，再進行平均處理，以減小實驗的誤差，但這樣做就會增加實驗的成本。如何提高實驗的精度，并且將科研人員從繁復(fù)的取樣工作中解放出來，提高工作效率，是一個需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出了一種室內(nèi)土槽試驗徑流泥沙連續(xù)取樣測量保存系統(tǒng)和方法。所述的系統(tǒng)和方法通過自動化取樣和測量，實現(xiàn)了無需人力干涉的取樣和測量，提高測量精度并節(jié)省了人力。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種室內(nèi)土槽試驗徑流泥沙連續(xù)取樣測量保存系統(tǒng)，包括：取樣子系統(tǒng)、測量子系統(tǒng)、樣品存儲子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、清理子系統(tǒng)；所述的取樣子系統(tǒng)包括：多個環(huán)繞在根據(jù)取水狀況而間歇轉(zhuǎn)動的環(huán)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(gòu)與環(huán)形取樣履帶連接；所述的取樣子系統(tǒng)還設(shè)有與土槽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(shè)有初測水位計，所述的初測水位計與控制子系統(tǒng)電連接，所述的控制子系統(tǒng)與帶動環(huán)形取樣履帶運行的電機連接，所述的控制子系統(tǒng)中設(shè)有計算取樣桶取樣時間的計時器和一場降雨取樣次數(shù)的計次器；所述的樣品存儲子系統(tǒng)為設(shè)有蛇形軌道的樣品存儲區(qū)，所述的蛇形軌道起點設(shè)在一個取樣桶的停止位上，所述的蛇形軌道起點設(shè)有環(huán)形存儲履帶。

進一步的，所述的取樣桶為上部為倒圓臺，下部為圓柱形，底部設(shè)有活門，圓柱部分設(shè)有至少兩個卡固環(huán)。

進一步的，所述的取樣桶的圓臺部分設(shè)有與軌道相配合的凹弧形卡固槽。

進一步的，所述的測量子系統(tǒng)包括：環(huán)形取樣履帶下落機構(gòu)和設(shè)置在環(huán)形取樣履帶一側(cè)的軌道，所述的軌道上設(shè)有復(fù)測水位計、超聲波振動器和稱重傳感器，所述的取樣桶上設(shè)有二維碼，所述的控制子系統(tǒng)中設(shè)有二維碼讀取器。

進一步的，所述的清理子系統(tǒng)包括：設(shè)置在一個取樣桶停止位上的可開合震動環(huán)和自動沖洗器。

進一步的，所述的自動清洗器包括：與供水管道連接的沖洗泵管，所述的沖洗泵與能夠自動伸縮的噴頭連接。

一種使用上述系統(tǒng)的室內(nèi)土槽試驗徑流泥沙連續(xù)取樣保存測量的方法，所述的方法的步驟如下：

啟動自動控制子系統(tǒng)的步驟：開啟人工降雨時，同時開啟自動控制子系統(tǒng)；