CN110082154A - 沉砂池泥沙取样装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沉砂池泥沙取样装置及其使用方法，解决了现有沉砂池泥沙取样装置结构复杂、操作不便、扰动大、取样误差大的问题。技术方案包括手柄和取泥筒,所述手柄和取泥筒之间通过多个串联的储流筒可拆式连接；所述储流筒的筒壁上开有进水口和排气口,相邻两个储流筒之间通过可拆式连接首尾相连。本发明装置结构极为简单、可分层采集沉砂池的泥水样，无需辅助驱动力、体积小、便于携带、取样准确、适用范围广、易于操作、灵活简便，本发明方法使用简单可靠。

Description

沉砂池泥沙取样装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及水土监测领域，具体的说是一种沉砂池泥沙取样装置及其使用方法。

背景技术

径流泥沙的收集取样是水土流失监测的重要内容，水土流失监测常利用围堰并在下游修建蓄流装置的方式来进行泥沙收集取样，生产建设项目水土流失监测常用到这种方法，生产建设项目的水土流失监测设施通常较为简陋，蓄流装置一般为集流桶或沉砂池，过去在进行泥沙监测时，由于泥沙沉积在底部，需反复搅动至均匀形成浑水样，然后用径流瓶从蓄流装置上部取样或底部放流取样，通过测定取样瓶中的泥沙量来计算蓄流装置收集的泥沙总量。这种取样方法耗时耗力，径流泥沙混合液是一种非均质液体，即使充分搅动，也很难保证取样的均匀性，混合液分层效应明显，由于很难保证搅动的均匀，取样很难保证典型性，造成了大量误差。

现有泥沙收集取样装置种类繁多，如电动履带式自动分瓶收集器、轮式收集器、土槽试验径流泥沙连续取样装置、热力蒸发式泥沙收集测量装置、旋转型可移动式径流泥沙收集装置、多孔取样管、单体式自动采样瓶等。其中大部分收集装置直接在径流口收集径流，如专利CN201510876797、CN201720844492、CN201710467251、CN201720641407、CN201611011342等，这类设备基本都立足于实验室高管护条件下，接口直接接在径流出口，不设沉砂池等蓄流沉砂设施，无需再另外取样，成本高，不适宜于实际生产建设项目水土保持监测使用；专利CN201510076678公布了一种轮式径流泥沙采样器，采用轮片分段(而非分层)采集径流小区产流浑水样，不仅体积庞大、灵活性较差、采集的水样需另配径流储流瓶储存。专利CN201120254487公布了一种用于开发建设项目土壤流失观测的自动采样瓶，采用微型真空泵收集径流泥沙样，采样瓶需要连接电力，使用环境受到很大限制，专利CN201510919778公布了一种浮动式径流泥沙取样全深剖面进水器，在一根进水管上间隔间设多个孔同时采集径流全深剖面的样本，但由于所有水样均经由一根进水管引出，因而实际上并不能获得每层径流的独立样本，且未考虑泥沙沉积现象，也无法单独获取径流底部泥样，取样误差大、仅适宜于泥沙主要为悬移质的径流，实操性不高。因此研究人员希望研发出一种适用于沉砂池或集流桶取样，能够同步获取分层水样和池底泥样、结构简单、体积小、便于携带、扰动小、取样误差小、易于操作的沉砂池泥沙取样装置。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构极为简单、可分层采集沉砂池的泥水样，无需辅助驱动力、体积小、便于携带、取样准确、适用范围广、易于操作、灵活简便的沉砂池泥沙取样装置。

本发明还提供一种操作简单可靠、取样准确、省时省力的沉砂池泥沙取样装置。

本发明沉砂池泥沙取样装置包括手柄和取泥筒,所述手柄和取泥筒之间通过多个串联的储流筒可拆式连接；所述储流筒的筒壁上开有进水口和排气口,相邻两个储流筒之间通过可拆式连接首尾相连，所述取泥筒筒壁内、外侧均设有用于测量泥样厚度的刻度尺。

所述排气口的垂直高度高于进水口。

所述排气口的垂直高度高于进水口2cm以上。

所述可拆式连接为螺接或卡接。

所述储流筒顶部开口，底面设有底板。

所述储流筒长15cm，进水口距离底板10cm。

所述取泥筒顶部开口，底面设有向上突起的圆锥形底板，所述圆锥形底板的顶端开有进泥样口。

所述取泥筒筒壁上开有出气口。

上述沉砂池泥沙取样装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)根据沉砂池的深度依次组装手柄、多个储流筒和取泥筒；

(2)将上述取样装置竖直向下放入沉砂池中，将取泥筒垂直***底部泥层中，直至接触沉砂池的底面；

(3)保持所述取样装置静置不动直至取样装置周部的水面无气泡冒出，竖直向上取出取样装置；

(4)等多余水从储流筒的进水口和取泥筒的进泥样口排出后，分别拆卸各储流筒，收集各层储流筒内的水样进行下一步分析；拆卸取泥筒，读取取泥筒刻度尺上的刻度，刻度即为泥样厚度，收集取泥筒内的泥样进行下一步分析。

发明人巧妙的采用最为简单的结构解决了背景技术中存的问题，通过可拆式连接结构将手柄、多个储流筒、取泥筒依次连接形成一个具有多段空腔的长杆，由于多个储流筒布置在不同垂直高度下，因而可以分层采集径流的水样，水样由进水口流入储流筒内，储流筒内的气体由排气口排出，排气口垂直高度高于进水口，以快速排出筒内空气，提高采集效率。采集的水样会保留在进水口以下的储流筒内，在取出沉砂池泥沙取样装置后，也不会流出，保证了采集的准确性。

本发明各部件均通过可拆式连接，可根据沉砂池的深度、径流分层取样要求数量等参数选择合适尺寸和数量的储流筒进行现场灵活组装，拆卸后也便于携带，适用于各种不同复杂环境下的操作。

进一步的，发明人重新设计了取泥装置的结构，改变了过去铲挖式结构，而采用取泥筒结构，利用下压作用力下，圆锥形底板对沉积的泥沙有局部挤压效果，被挤压的泥沙会通过圆锥形底板顶端的进泥样口流入，再沿锥面下滑至筒内圆锥形底板周部的储泥区中保存，由于储泥区高度低于进泥样口，因此在取出沉砂池泥沙取样装置后，取泥筒内的泥样不会返流，能够很好的保存在取泥筒内。为了在取样时尽快排尽筒内空气，在取泥筒筒壁上开有排水口，提高采样效率。

有益效果：

(1)本发明装置可同步获取沉砂池(即径流或储流设施底部)不同深度的径流样品和泥样样品，并采集泥样厚度数据，无需搅动池水，对取样环境扰动小，取样较为典型，为进一步精确测量分析提供有利保障。本发明装置结构简单，各部件均可灵活拆装、便于运输和现场组装，操作方便，人工操作即可，无需外部提供负压吸力，有效降低现场监测人员取样难度，对操作环境要求低、适用范围广、具有实用价值和推广意义。

(2)本发明装置基于径流泥沙的分层效应分层取样，取样准确、无需外设径流瓶储存、取样难度低，能够低扰动的全剖面的泥水样，使用方法简单、易于操作、可靠性高。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明储流筒的结构示意图；

图3为本发明取泥筒的结构示意图；

图4为本发明装置的使用状态图。

其中，1-手柄、2-储流筒、2.1-进水口、2.2-排气口、2.3-底板、3-取泥筒、3.1-圆锥形底板、3.2-进泥样口、3.3-出气口、4-储泥区、5-外刻度尺、6-取样装置、7-沉砂池、8-内螺纹、9-外螺纹、10-内刻度尺。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明：

参见图1，本发明沉砂池泥沙取样装置包括依次可拆式连接的手柄1、多个储流筒2和取泥筒3。所述可拆式连接可以满足各部件能够在现场根据实际需要临时组装的要求，也能满足不同测量环境的变化，可拆式连接可以为螺纹连接或卡接，如多个储流筒2之间连接时，位于上方的储流筒2的下端筒壁设外螺纹9，位于下方的储流筒2的上端筒壁设内螺纹8，从而可实现相邻两个储流筒2的可拆式首尾连接，这种连接关系也同样适用于手柄1和储流筒2，以及储流筒2与取泥筒3之间的连接。

参见图2，所述储流筒2顶部开口，底面设有底板2.3，筒壁上段开有进水口2.1和排气口2.3，优选的所述排气口2.3的垂直高度高于进水口2cm以上。本实施例中，所述储流筒长15cm，进水口距离底板10cm，内直径为5cm，即有效储流体积为π×2.5²×10cm³，本领域技术人员人可根据实际需要设计合适尺寸的储流筒。当储流筒2浸入池中时，由于进水口2.1和排气口2.3具有高度差，形成的水压力差能够将筒内空气由排气口2.3排出，水样由进水口2.1顺畅流入储流筒内；当储流筒2由池中取出时，多余水样由最低的进水口2.1排尽后，储流筒2内进水口2.1以下的水样被有效采集保存，将取储流筒2拆下后可获得对应深度的水样以供后续进一步分析。

参见图3，所述取泥筒3顶部开口，底面设有向上突起的圆锥形底板3.2，所述圆锥形底板3.2的顶端开有进泥样口3.2，所述取泥筒3筒壁上段开有出气口3.3，筒壁内侧和外侧分别设有用于测量泥样厚度的外刻度尺5和内刻度尺10，内刻度尺10可读取取泥筒3内的泥样厚度，可校核外刻度尺5测量的外部读数，避免取泥筒出水面时表面泥痕被水抹去影响准确性。当取泥筒3浸入池中并受人工带动垂直下压至泥层时，在圆锥形底板3.2的作用下，局部的泥样受挤压后由进泥样口3.2流入筒内，将沿圆锥形底板3.2的锥面下落至周部的储泥区4，筒内的气体由出气口3.3排出；当取泥筒3由池中取出时，多余水分会由进泥样口3.2流出，储泥区4内的泥样由于低于进泥样口3.2被有效采集保存，将取泥筒3拆下后可获得泥样以供后续进一步分析；同时取泥筒3的外筒壁上刻度尺5附着的残留泥痕也能指示出相应的泥层厚度，适用于不同厚度环境的泥层测量和取样。沉砂池泥沙取样装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)根据沉砂池1的深度依次组装手柄1、多个储流筒2和取泥筒3；

(2)将本发明取样装置6竖直向下放入沉砂池1中，将取泥筒垂直***底部泥层中，直至接触沉砂池1的底面；

(3)保持取样装置6静置不动直至取样装置6周部的水面无气泡冒出，竖直向上取出取样装置6；

(4)等多余水从储流筒2的进水口3.1和取泥筒3的进泥样口3.2排出后，分别拆卸各储流筒2，收集各层储流筒2内的水样进行下一步分析；拆卸取泥筒3，读取取泥筒3筒壁上外刻度尺5和内刻度尺10的刻度，刻度即为泥样厚度，收集取泥筒3内的泥样进行下一步分析。

本装置可测量径流和储流设施底部泥样厚度，并取得泥样样品，可取得各深度径流和储流设施里的径流样品，对取样环境扰动较小，取样较为典型，测量结果精准。装置结构简单，操作方便，具有实用价值和推广意义。

Claims (9)

1.一种沉砂池泥沙取样装置,包括手柄和取泥筒,其特征在于,所述手柄和取泥筒之间通过多个串联的储流筒可拆式连接；所述储流筒的筒壁上开有进水口和排气口,相邻两个储流筒之间通过可拆式连接首尾相连，所述取泥筒筒壁内、外侧均设有用于测量泥样厚度的刻度尺。

2.如权利要求1所述的沉砂池泥沙取样装置,其特征在于，所述排气口的垂直高度高于进水口。

3.权利要求2所述的沉砂池泥沙取样装置,其特征在于，所述排气口的垂直高度高于进水口2cm以上。

4.如权利要求1所述的沉砂池泥沙取样装置,其特征在于，所述可拆式连接为螺接或卡接。

5.如权利要求1所述的沉砂池泥沙取样装置,其特征在于，所述储流筒顶部开口，底面设有底板。

6.如权利要求5所述的沉砂池泥沙取样装置,其特征在于，所述储流筒长15cm，进水口距离底板10cm。

7.如权利要求书1-6任一项所述的沉砂池泥沙取样装置,其特征在于，所述取泥筒顶部开口，底面设有向上突起的圆锥形底板，所述圆锥形底板的顶端开有进泥样口。

8.如权利要求书7所述的沉砂池泥沙取样装置,其特征在于，所述取泥筒筒壁上开有出气口。

9.一种沉砂池泥沙取样装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据沉砂池的深度依次组装手柄、多个储流筒和取泥筒；

(2)将权利要求1-8任一项所述的取样装置竖直向下放入沉砂池中，将取泥筒垂直***底部泥层中，直至接触沉砂池的底面；

(3)保持所述取样装置静置不动直至取样装置周部的水面无气泡冒出，竖直向上取出取样装置；

(4)等多余水从储流筒的进水口和取泥筒的进泥样口排出后，分别拆卸各储流筒，收集各层储流筒内的水样进行下一步分析；拆卸取泥筒，读取取泥筒刻度尺上的刻度，刻度即为泥样厚度，收集取泥筒内的泥样进行下一步分析。