本發(fā)明涉及水土流失觀測(cè)領(lǐng)域，一種環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備，涉及泥沙含量測(cè)量，具體涉及一種泥沙實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量裝置及測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

水土流失不僅影響生態(tài)系統(tǒng)的水環(huán)境，而且關(guān)乎江河安全、生態(tài)安全、水土資源保育與永續(xù)利用。中國(guó)科學(xué)院生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò)(cern)、國(guó)家生態(tài)觀測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)，國(guó)家水文測(cè)量站網(wǎng)、科教機(jī)構(gòu)的野外站點(diǎn)都將徑流泥沙觀測(cè)列為重要的觀測(cè)指標(biāo)。為了更有效長(zhǎng)期的調(diào)查、觀測(cè)和分析工作，水利部指定的全國(guó)水土保持信息化規(guī)劃(2013～2020年)將“國(guó)家級(jí)水土保持測(cè)量點(diǎn)升級(jí)”列為重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。擬“開(kāi)展測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)采集智能化升級(jí)，在全國(guó)水土保持測(cè)量網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的738個(gè)水土保持測(cè)量點(diǎn)中，選擇30-50個(gè)水土保持測(cè)量點(diǎn)，配置自動(dòng)化測(cè)量采集設(shè)施設(shè)備，建成國(guó)家級(jí)水土保持測(cè)量網(wǎng)”。

目前，只有流域把口站的徑流量實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化觀測(cè)，而徑流場(chǎng)的徑流量、泥沙含量和把口站的泥沙含量觀測(cè)，實(shí)時(shí)自動(dòng)觀測(cè)裝置國(guó)內(nèi)目前已有所突破。而在尚未配置自動(dòng)化測(cè)量采集設(shè)施設(shè)備的站點(diǎn)，給其配備較為經(jīng)濟(jì)的更加便捷的測(cè)量?jī)x器，還可以作為國(guó)家級(jí)水土保持測(cè)量網(wǎng)站數(shù)據(jù)的補(bǔ)充，另外也可作為其他地方支流水土流失觀測(cè)和研究工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種更加便捷的徑流泥沙實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)裝置，以解決野外環(huán)境下，隨時(shí)隨地自動(dòng)精準(zhǔn)測(cè)量問(wèn)題。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提供的采樣瓶包括錐形瓶，所述錐形瓶進(jìn)口處設(shè)有進(jìn)口段，所述進(jìn)口段的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有溢流孔，該溢流孔外接有溢流管；所述溢流孔靠近錐形瓶底的底部為水平面或水平線；所述溢流管向下傾斜，且溢流管進(jìn)口與所述溢流孔連接，溢流管出水口朝下；所述溢流管進(jìn)口的孔徑大于溢流孔的孔徑，并且所述溢流孔的底部高于溢流管進(jìn)口的底部。

另外一種方案中，本發(fā)明的采樣瓶包括錐形瓶，所述錐形瓶進(jìn)口處設(shè)有進(jìn)口段，所述進(jìn)口段的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有溢流孔，該溢流孔外接有溢流管；所述溢流管向下傾斜；且溢流管出水口朝下；所述溢流孔處設(shè)有擋板，所述擋板的一邊為直線型，該直線型的邊為溢流孔靠近錐形瓶底的底部。

本發(fā)明提供的泥沙含量檢測(cè)裝置包括采樣瓶、稱重裝置、控制裝置，所述采樣瓶為權(quán)利要求1或2所述的采樣瓶，所述控制裝置上設(shè)有控制面板，所述稱重裝置將所采集數(shù)據(jù)輸入給控制裝置。

本發(fā)明的控制裝置為plc控制器。

本發(fā)明的稱重裝置包括稱重壓力傳感器、稱重模塊和顯示屏。

本發(fā)明的裝置還包括可充電蓄電池。

本發(fā)明的控制裝置外設(shè)有數(shù)據(jù)線接口。

本發(fā)明的泥沙含量檢測(cè)裝置還包括箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)有控制裝置放置隔斷、稱重裝置放置隔斷和采樣瓶放置隔斷。進(jìn)一步，本發(fā)明的箱體內(nèi)還設(shè)有數(shù)據(jù)線存放隔斷，所述數(shù)據(jù)線放置隔斷側(cè)壁上設(shè)有數(shù)據(jù)線接口，聯(lián)通于控制裝置放置隔斷。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：

本發(fā)明的測(cè)量裝置可在野外環(huán)境下實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量，減少人工測(cè)量的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且可以靈活隨時(shí)隨地對(duì)徑流中的泥沙含量進(jìn)行抽查。本發(fā)明的測(cè)量裝置主要用于對(duì)野外徑流小區(qū)或流域卡口站以外，根據(jù)用戶的需求在不同地點(diǎn)實(shí)時(shí)泥沙測(cè)量。通過(guò)收集試樣，設(shè)定測(cè)量裝置的工作參數(shù)，通過(guò)定體積稱重法測(cè)量出樣品采樣器內(nèi)樣品的重量，通過(guò)模型軟件程序，求解徑流樣品中泥沙含量，并將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和遠(yuǎn)程傳遞。

本發(fā)明的測(cè)量裝置的測(cè)量范圍為0.1～1500g/l，測(cè)量精度可達(dá)0.01g。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明測(cè)量裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明測(cè)量裝置的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的采樣容器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的采樣容器溢流孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下是發(fā)明人提供的具體實(shí)施例，以對(duì)本發(fā)明的具體方案作進(jìn)一步解釋說(shuō)明，達(dá)到本領(lǐng)域技術(shù)人員能力實(shí)現(xiàn)的目的。以下實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員在其基礎(chǔ)上所作的等同替換均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

實(shí)施例1：

參考圖3和圖4，該實(shí)施例的采樣瓶包括一錐形瓶，該錐形瓶進(jìn)口處設(shè)有進(jìn)口11，所述進(jìn)口段11的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有溢流孔9，該溢流孔9外接有溢流管10；所述溢流孔9靠近錐形瓶底的底部為水平面或水平線；所述溢流管向下傾斜；且溢流管出水口朝下；所述溢流管進(jìn)口與溢流孔連接，并且的溢流管進(jìn)口孔徑大于溢流孔的孔徑，并且所述溢流孔的底部高于溢流管進(jìn)口的底部。

考慮到加工的方便，實(shí)施例的錐形瓶的溢流孔處設(shè)有擋板，所述擋板的一邊為直線型，該直線型的邊為溢流孔靠近錐形瓶底的底部。

實(shí)施例2：

參考圖1，該實(shí)施例的泥沙含量檢測(cè)裝置，包括稱重裝置1和控制裝置，控制裝置內(nèi)設(shè)有控制電路，外部設(shè)有包括顯示屏5和開(kāi)關(guān)4等的操作面板。

在一實(shí)施方案中，控制裝置選用plc處理器實(shí)現(xiàn)控制工作。

在另一實(shí)施方案中，實(shí)施例2的裝置還包括以可充電蓄電池，裝置的外部設(shè)有充電接口。

在有些實(shí)施方案中，實(shí)施例2中的稱重裝置選用稱重壓力傳感器。

考慮到數(shù)據(jù)輸出和輸入，在一些具體實(shí)施方案中，控制裝置上設(shè)有數(shù)據(jù)傳輸接口，例如usb接口。

實(shí)施例3：

結(jié)合圖2所示，該實(shí)施例的泥沙含量測(cè)量裝置在實(shí)施例2所述方案的基礎(chǔ)上還包括一箱體6，該箱體內(nèi)設(shè)有相應(yīng)的隔斷，包括控制裝置放置隔斷、稱重裝置放置隔斷和采樣瓶放置隔斷。在需要數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨钢?，箱體內(nèi)還是有數(shù)據(jù)線存放隔斷3，數(shù)據(jù)線放置隔斷側(cè)壁上設(shè)有數(shù)據(jù)線接口，用于數(shù)據(jù)線聯(lián)通控制裝置。

同時(shí)對(duì)于設(shè)有數(shù)據(jù)傳輸接口的裝置，箱體外相應(yīng)的設(shè)有數(shù)據(jù)傳輸接口7。對(duì)于用可充電蓄電池供電的裝置，箱體外設(shè)有充電接口8。

考慮的檢測(cè)的精度要求，一些裝置中設(shè)置有溫度傳感器和溫度補(bǔ)償傳感器。

本發(fā)明的檢測(cè)裝置所用電子元器件選用現(xiàn)有技術(shù)常用的可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明功能的電子元器件。

泥沙含量測(cè)試值與理論值對(duì)比實(shí)驗(yàn)方法

測(cè)試條件：溫度28℃實(shí)驗(yàn)環(huán)境：封閉無(wú)干擾

試驗(yàn)方法

1.配標(biāo)準(zhǔn)土試樣

用計(jì)量稱分別稱1g、2g、3g、5g、6g、8g、10g、12g、15g、20g土試樣2組。

2.計(jì)算泥沙含量理論值

采樣瓶確認(rèn)標(biāo)定完成后，分別計(jì)算加入1組土樣重量泥沙含量理論值。

3.調(diào)試檢測(cè)儀器處于正常工作狀態(tài)，放上空普通型采樣瓶(普通型采樣瓶與本發(fā)明的采樣瓶的區(qū)別在于：溢流管進(jìn)口的孔徑大小與溢流孔的孔徑大小相同，溢流孔的底部與溢流管進(jìn)口的底部高度相同)。

加入一例土樣，加入清水至溢流，測(cè)試運(yùn)行3次并記錄該數(shù)據(jù)。直至將10例土樣全部做完并記錄。

4.用理論泥沙含量和測(cè)試值分別做出散點(diǎn)圖，分析計(jì)算測(cè)試值偏離理論值的偏差程度，衡量測(cè)試結(jié)果接近理論值的精確程度。

5.按照以上2～4步驟方法，用實(shí)施例1的采樣瓶測(cè)試另外一組數(shù)據(jù)，分析計(jì)算測(cè)試值偏離理論值的偏差程度。

6.對(duì)比分析用普通型采樣瓶和本發(fā)明采樣瓶實(shí)驗(yàn)，用平均偏差值來(lái)定量衡量?jī)山M數(shù)據(jù)接近理論值的水平。

本發(fā)明采樣瓶與普通型采樣瓶測(cè)量精度分析(測(cè)試溫度：29℃土比重：25kg/m3)

表1普通型采樣瓶泥沙含量檢測(cè)結(jié)果

1.表1中土試樣重量是試驗(yàn)時(shí)選取的土樣數(shù)據(jù)；

2.泥沙含量理論值分別為加入土試樣時(shí)，瓶標(biāo)定體積時(shí)的泥沙含量計(jì)算值。

3.測(cè)試值是本發(fā)明檢測(cè)裝置對(duì)應(yīng)的泥沙含量測(cè)量值；

4.平均誤差是三組測(cè)量數(shù)據(jù)均值相對(duì)理論值的偏差程度；共計(jì)實(shí)驗(yàn)10次，其總平均誤差精度15％。

表2本發(fā)明采樣瓶泥沙含量檢測(cè)結(jié)果

1.表2中土試樣重量是試驗(yàn)時(shí)選取的土樣數(shù)據(jù)；

2.泥沙含量理論值分別為加入土試樣時(shí)，瓶標(biāo)定體積時(shí)的泥沙含量計(jì)算值。

3.測(cè)試值是本發(fā)明檢測(cè)裝置對(duì)應(yīng)的泥沙含量測(cè)量值；

4.平均誤差是三組測(cè)量數(shù)據(jù)均值相對(duì)理論值的偏差程度；共計(jì)實(shí)驗(yàn)10次，其總平均誤差精度4.92％。本發(fā)明的采樣瓶檢測(cè)相對(duì)理論值的精度比普通型提高了10％。本發(fā)明的溢流孔結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化液面的復(fù)雜性，減少泥沙含量的影響因素。將采樣容器液體管口設(shè)計(jì)一直線型擋片，實(shí)際體積穩(wěn)定，標(biāo)定值準(zhǔn)確。