一種泥沙溶液采樣裝置及采樣方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種泥沙溶液采樣裝置及采樣方法，該裝置包括進(jìn)水口（1）、L形圓管（2）、固定裝置（3）、橡膠管（4）和裝在橡膠管出口處的控制閥門（5）；所述L形圓管（2）的水平端口與進(jìn)水口（1）相連，豎直端口與橡膠管（4）相連；所述L形圓管（2）的豎直部固定在固定裝置（3）上并能夠上下移動(dòng)。本發(fā)明的方法是將L形圓管（2）的水平部正對(duì)來流方向，通過固定裝置（3）使進(jìn)水口（1）到達(dá)采樣點(diǎn)的位置，調(diào)節(jié)控制閥門（5）以保證進(jìn)水口（1）的流速與周圍水流流速一致，準(zhǔn)確完成泥沙溶液采樣。本發(fā)明能夠減小對(duì)水流的干擾，顯著提高泥沙濃度的測(cè)量精度，對(duì)挾沙水流中懸移質(zhì)問題的研究具有重要意義。
【專利說明】一種泥沙溶液采樣裝置及采樣方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種泥沙溶液采樣裝置及采樣方法，屬于水流測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]泥沙濃度測(cè)量是水文要素觀測(cè)及挾沙水流研究中一項(xiàng)重要的內(nèi)容，對(duì)于進(jìn)行輸沙量計(jì)算、懸移質(zhì)垂線分布規(guī)律等問題的研究時(shí)必不可少的。泥沙濃度的測(cè)量方法總體可分為采樣法和非采樣法，采樣法雖然效率不高，但是能夠保證較高的測(cè)量精度。利用振動(dòng)法、光電法、射線法、超聲法、激光法等非采樣法可能效率較高，但是受到泥沙顆粒及水流特性等多種因素影響，測(cè)量精度難以保證，通常需要利用采樣法進(jìn)行率定。
[0003]由于水流紊動(dòng)及泥沙顆粒特性的影響，懸移質(zhì)泥沙在挾沙水流中可能有不同的垂線分布型式，不同的分布型式差別不大。因此，在對(duì)挾沙水流中懸移質(zhì)問題進(jìn)行研究時(shí)，需要利用采樣法準(zhǔn)確測(cè)量泥沙濃度，由于采樣器直接接觸水流，不可避免地對(duì)水流產(chǎn)生干擾，進(jìn)而產(chǎn)生測(cè)量誤差，傳統(tǒng)采樣器的大小及形狀沒有進(jìn)行優(yōu)化，采樣的方法也不一定不合理，產(chǎn)生的誤差更大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種泥沙溶液采樣裝置及采樣方法，能夠減小對(duì)水流的干擾，顯著提高泥沙濃度的測(cè)量精度，對(duì)挾沙水流中懸移質(zhì)問題的研究具有重要意義。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種泥沙溶液采樣裝置，該裝置包括進(jìn)水口、由水平部和豎直部相連組成的L形圓管、固定裝置、橡膠管和裝在橡膠管出口處的控制閥門；所述L形圓管的水平部端口與進(jìn)水口相連，豎直部端口與橡膠管相連；所述L形圓管的豎直部固定在固定裝置上并能夠上下移動(dòng)；所述L形圓管的豎直部帶有刻度，所述固定裝置帶有指針，所述固定裝置的指針指向所述L形圓管的豎直部的刻度，將指針指向的刻度值和泥沙溶液液面距離指針位置的高度值作差，即得到實(shí)際采樣位置的深度值，實(shí)現(xiàn)采樣位置的精確定位。
[0006]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述L形圓管是內(nèi)徑為6mm的不銹鋼材質(zhì)的引流管。
[0007]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述L形圓管的水平部長(zhǎng)度為20cm。
[0008]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述進(jìn)水口設(shè)計(jì)為扁平形狀，寬高比為3:1。
[0009]本發(fā)明還提出一種采用上述一種泥沙溶液采樣裝置進(jìn)行的采樣方法:將L形圓管的水平部正對(duì)來流方向，通過固定裝置使進(jìn)水口到達(dá)采樣點(diǎn)的位置，調(diào)節(jié)控制閥門以保證進(jìn)水口的流速與周圍水流流速一致，準(zhǔn)確完成泥沙溶液采樣。
[0010]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以顯著減小對(duì)采樣點(diǎn)流場(chǎng)的干擾。水平管正對(duì)來流方向，水流直接進(jìn)入管中，進(jìn)口處設(shè)計(jì)成扁平形狀，更容易保證收集同一水深的水流，減少了垂向濃度梯度產(chǎn)生的誤差，確定測(cè)點(diǎn)位置也更加精確。豎直管在進(jìn)水口下游，對(duì)進(jìn)水口水流影響很小，通過調(diào)節(jié)出口閥門，可以保證進(jìn)水口的流速與周圍水流流速相等。發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，材料要求不高，測(cè)量方法容易掌握，特別適用于水槽實(shí)驗(yàn)中，可以顯著提高泥沙濃度測(cè)量精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的裝置中L形圓管示意圖。
[0013]圖3是本發(fā)明的裝置中進(jìn)水口示意圖。
[0014]圖4是明渠水流平均流速垂線分布規(guī)律。
[0015]圖5是反S型泥沙濃度分布測(cè)量結(jié)果。
[0016]圖6是雙曲上凹型泥沙濃度分布測(cè)量結(jié)果。
[0017]其中:1_進(jìn)水口 ；2- L形圓管；3_固定裝置；4_橡膠管；5_控制閥門。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
一種泥沙溶液采樣裝置，如圖1所示，一種泥沙溶液采樣裝置，包括進(jìn)水口 1、L形圓管
2、固定裝置3、橡膠管4和裝在橡膠管出口處的控制閥門5 ;所述L形圓管2的水平端口與進(jìn)水口 I相連，豎直端口與橡膠管4相連；所述L形圓管2的豎直部固定在固定裝置3上并能夠上下移動(dòng)。
[0019]所述L形圓管2的豎直部帶有刻度，所述固定裝置3帶有指針，所述固定裝置3的指針指向所述L形圓管2的豎直部的刻度。將指針指向的刻度值和泥沙溶液液面距離指針位置的高度值作差，即得到實(shí)際采樣位置的深度值，實(shí)現(xiàn)采樣位置的精確定位。
[0020]如圖2所示，所述L形圓管2是內(nèi)徑為6mm的不銹鋼材質(zhì)的引流管，其水平部長(zhǎng)度為 20cm。
[0021]如圖3所示,所述進(jìn)水口 I設(shè)計(jì)為扁平形狀,寬高比為3:1。
[0022]一種采用上述一種泥沙溶液采樣裝置進(jìn)行的采樣方法:L形圓管2的水平部正對(duì)來流方向，通過固定裝置3使進(jìn)水口 I到達(dá)采樣點(diǎn)的位置，調(diào)節(jié)控制閥門5以保證進(jìn)水口 I的流速與周圍水流流速一致，準(zhǔn)確完成泥沙溶液采樣。
[0023]本發(fā)明所采用的固定裝置在具體實(shí)施時(shí)，其作用是將L形圓管2固定住，可以采用支架上裝有卡扣來固定L形圓管。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)其需要采用不同類型的固定方式。
[0024]實(shí)施例1
在實(shí)驗(yàn)室玻璃水槽中進(jìn)行泥沙濃度測(cè)量，水槽長(zhǎng)為12 m、寬為0.42 m、高為0.7 m，在水槽中形成水深為18cm具有穩(wěn)定濃度的恒定均勻挾沙水流。在水深方向上泥沙的濃度不同，當(dāng)水流的紊動(dòng)特性不同時(shí)，泥沙的濃度分布型式會(huì)有區(qū)別。當(dāng)水流為普通的光滑床面明渠紊流時(shí)(水流平均流速分布規(guī)律如圖4所示)，泥沙濃度測(cè)量結(jié)果如圖5所示。由此可見，泥沙濃度在垂向上呈反S型分布形式，與理論分布形式一致，泥沙濃度的分布可以利用傳統(tǒng)的rouse公式來進(jìn)行計(jì)算，表明測(cè)量精度很高。
[0025]實(shí)施例2
改變實(shí)驗(yàn)室水槽中的水流條件和泥沙平均濃度，具體方法可以是在床面上排列阻水能力較強(qiáng)的剛性圓柱體，增加水槽床面的粗糙度，在水槽中形成水深為18cm具有穩(wěn)定濃度的挾沙水流。同樣，在水深方向上泥沙的濃度不同，泥沙濃度測(cè)量結(jié)果如圖6所示，可見，泥沙濃度在垂向上呈雙曲上凹型分布形式，這是由于床面粗糙度較大，水槽中水流紊動(dòng)特性與光滑邊壁不同而造成的，這種情況下，傳統(tǒng)的泥沙濃度分布rouse公式無法進(jìn)行計(jì)算，需要尋求其它適用的方法。通過對(duì)比水流紊動(dòng)特性的區(qū)別，可以分析對(duì)泥沙濃度分布形式影響的機(jī)理。
[0026] 以上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種泥沙溶液采樣裝置，其特征在于，該裝置包括進(jìn)水口(I)、由水平部和豎直部相連組成的L形圓管(2)、固定裝置(3)、橡膠管(4)和裝在橡膠管出口處的控制閥門(5);所述L形圓管(2)的水平部端口與進(jìn)水口( I)相連，豎直部端口與橡膠管(4)相連；所述L形圓管(2)的豎直部固定在固定裝置(3)上并能夠上下移動(dòng)；所述L形圓管(2)的豎直部帶有刻度，所述固定裝置(3 )帶有指針，所述固定裝置(3 )的指針指向所述L形圓管(2 )的豎直部的刻度，將指針指向的刻度值和泥沙溶液液面距離指針位置的高度值作差，即得到實(shí)際采樣位置的深度值，實(shí)現(xiàn)采樣位置的精確定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泥沙溶液采樣裝置，其特征在于，所述L形圓管(2)是內(nèi)徑為6mm的不銹鋼材質(zhì)的引流管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泥沙溶液采樣裝置，其特征在于，所述L形圓管(2)的水平部長(zhǎng)度為20cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泥沙溶液采樣裝置，其特征在于，所述進(jìn)水口(I)設(shè)計(jì)為扁平形狀，寬高比為3:1。
5.一種采用如權(quán)利要求1所述的一種泥沙溶液采樣裝置進(jìn)行采樣的方法，其特征在于，將L形圓管(2 )的水平部正對(duì)來流方向，通過固定裝置(3 )使進(jìn)水口( I)到達(dá)采樣點(diǎn)的位置，調(diào)節(jié)控制閥門(5)以保證進(jìn)水口(I)的流速與周圍水流流速一致，準(zhǔn)確完成泥沙溶液采樣。
【文檔編號(hào)】G01N1/10GK103743591SQ201310747528
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】呂升奇, 唐洪武, 陳紅, 袁禮偉, 郭美嬌, 白雪冰 申請(qǐng)人:河海大學(xué)