[發明專利]一種室內土槽試驗徑流泥沙連續取樣測量系統和方法

有效

• 申請號: 201710467306.1
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107271223B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 龔家國;秦昌波;趙勇;王浩;王英
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院;環境保護部環境規劃院
• 主分類號: G01N1/20
• 分類號: G01N1/20;G01N5/04;G01N35/00
• 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

本發明涉及一種室內土槽試驗徑流泥沙連續取樣測量系統和方法，包括：取樣子系統、測量子系統、樣品存儲子系統、控制子系統、電源子系統，清理子系統；取樣子系統包括：多個環繞在根據取水狀況而間歇轉動的環形履帶周圍的取樣桶，取樣桶通過自動解鎖機構與環形履帶連接。本發明通過環形履帶帶動的取樣桶，不斷的對土槽中所產生的徑流進行取樣，記錄取樣次數，同時通過測量子系統對各個取樣進行精確的計量，實現完全無人化的自動取樣和自動測量，經過對取樣次數的精確計量以及對每個取樣桶中的水和泥沙的精確稱重，實現對土槽中徑流完全自動化的精確計量。

技術領域

本發明涉及一種室內土槽試驗徑流泥沙連續取樣測量系統和方法，是一種水文實驗的系統和方法，是一種用于泥土坡面的水沙自動測量的系統和方法。

背景技術

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，以及生產建設項目水土流失防治等研究、設計工作中獲取參數的重要實驗手段。實驗通常是在人工降雨區域中設置一個傾斜的土槽，土槽中填埋土壤，這些土壤來自于被研究區域，土槽的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。即在土槽的出水口位置布設取樣桶，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。這種傳統取樣方式采取人工取樣，這需要大量的人工和反復重復的動作，實驗操作、計時等會出現較大誤差，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。

發明內容

為了克服現有技術的問題，本發明提出了一種室內土槽試驗徑流泥沙連續取樣測量系統和方法。所述的系統和方法通過自動化取樣和測量，實現了無需人力干涉的取樣和測量，提高測量精度并節省了人力。

本發明的目的是這樣實現的：一種室內土槽試驗徑流泥沙連續取樣測量系統，包括：取樣子系統、測量子系統、控制子系統、清理子系統；所述的取樣子系統包括：多個環繞在根據取水狀況而間歇轉動的環形履帶周圍的取樣桶，所述的取樣桶通過自動解鎖機構與環形履帶連接；所述的取樣子系統還設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有初測水位計，所述的初測水位計與控制子系統電連接，所述的控制子系統與帶動環形履帶運行的電機連接，所述的控制子系統中設有計算取樣桶取樣時間的計時器和一場降雨取樣次數的計次器；所述的測量子系統包括：環形履帶下落機構和設置在環形履帶一側的軌道，所述的軌道上設有復測水位計、超聲波振動器和稱重傳感器，所述的取樣桶上設有二維碼，所述的控制子系統中設有二維碼讀取器。

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，所述的取樣桶的圓臺部分設有與軌道相配合的凹弧形卡固槽。

進一步的，所述的清理子系統包括：設置在一個取樣桶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：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。

一種使用上述系統的室內土槽試驗徑流泥沙連續取樣測量的方法，所述的方法的步驟如下：

啟動自動控制子系統的步驟：開啟人工降雨時，同時開啟自動控制子系統；

取樣的步驟：土槽產生徑流時，徑流經過取樣口流入第一個取樣桶，初測水位計以至少50次/秒的頻率計量取樣桶中的水位，控制子系統開始記錄出水口產流時間計時，當取樣桶中的水位達到設定值時，控制子系統停止計時并驅動環形履帶轉動，使下一個取樣桶進入取樣口下方，進入下一輪取樣，如此循環往復，控制子系統不斷的記錄取樣桶的取樣次數和出水口產流時間，作為計量徑流量、含沙量的依據；