一種地表徑流自動采樣器制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)屬于地表徑流監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種地表徑流自動采樣器。包括上下兩端敞口的筒狀外殼以及設(shè)置在外殼內(nèi)的匯流槽和豎輪；所述匯流槽的頂部敞口，底部設(shè)有排水管；所述豎輪包括可圍繞水平軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸和沿周向間隔設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上的若干個(gè)輪葉；所述旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)有徑向貫穿旋轉(zhuǎn)軸的樣品通道；所述輪葉的徑向外端設(shè)有卡凸；所述豎輪的下方設(shè)有采樣瓶；所述采樣瓶內(nèi)設(shè)有浮球，浮球與支撐桿的一端固定連接，支撐桿的另一端向上穿過固定管后彎折成可與卡凸相卡合的卡勾；所述固定管被固定在外殼上。該采樣器無需額外能源，便于攜帶和使用，能夠?qū)崿F(xiàn)對一次徑流過程的連續(xù)采樣，提高地表徑流監(jiān)測的準(zhǔn)確性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種地表徑流自動采樣器
本技術(shù)屬于地表徑流監(jiān)測
，具體涉及一種地表徑流自動采樣器。
技術(shù)介紹
地表徑流指降水后除直接蒸發(fā)、植物截留、滲入地下、填充洼地外，其余經(jīng)流域地面匯入河槽，并沿河下泄的水流。地表徑流是水文循環(huán)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是河流水文情勢變化的根本因素。地表徑流的形成和流動會對土壤造成侵蝕并攜帶大量的泥沙和污染物流入附近水域?qū)λ蛟斐晌廴尽Ｔ诮档屯寥婪柿Φ耐瑫r(shí)也使得水體富營養(yǎng)化更加嚴(yán)重。隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，城市面積不斷擴(kuò)張，傳統(tǒng)的農(nóng)田和林地等下滲性良好的路面逐漸被瀝青、水泥、混凝土等透水性能差的路面代替，致使城市地表徑流污染問題日益嚴(yán)重，已成為城市水環(huán)境污染的主要源頭之一。為有效降低徑流污染對水體環(huán)境造成的影響，對地表徑流中污染物遷移轉(zhuǎn)化特性的深入研究已勢在必行。實(shí)時(shí)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的地表徑流及研究徑流物的成分可以為水土流失、面源污染防控措施的制定和改善提供重要依據(jù)。目前地表徑流水樣的采集分為人工實(shí)地采集和自動采樣器采集。人工實(shí)地采集耗時(shí)耗力，且降雨的不確定性和采集地的偏僻性使人工采集更加困難。而自動采樣器則存在以下幾個(gè)方面的問題：①需要額外提供動能，野外使用十分不方便；②地表徑流中雜物對徑流收集裝置的堵塞，導(dǎo)致樣品收集不全；③無法實(shí)現(xiàn)對整個(gè)徑流過程的連續(xù)采樣，采集到的徑流樣品無法代表一次徑流的整體情況；④采樣瓶裝滿水樣后，后續(xù)水樣的持續(xù)流入導(dǎo)致樣品含沙量高于實(shí)際徑流過程中的含沙量；⑤體積較大，攜帶困難，不便于多個(gè)點(diǎn)的徑流樣品監(jiān)測。因此，有必要開發(fā)一種不依賴額外能源、便于攜帶和使用、準(zhǔn)確性高的地表徑流采樣器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了更簡便快捷地進(jìn)行地表徑流的采樣，本技術(shù)提供一種地表徑流自動采樣器，能夠?qū)崿F(xiàn)對徑流發(fā)生的全過程進(jìn)行采樣，并顯著提高地表徑流監(jiān)測的準(zhǔn)確性。使用過程中不需要額外提供能源，體積小(整個(gè)儀器的體積約為采樣瓶的1.5倍)，便于攜帶和安裝，且造價(jià)低廉，有利于大范圍推廣使用。本技術(shù)提供一種地表徑流自動采樣器，其特征在于：包括上下兩端敞口的筒狀外殼1以及設(shè)置在所述外殼1內(nèi)的匯流槽2和豎輪3；所述匯流槽2的頂部敞口，底部設(shè)有排水管201；所述排水管201的出水口朝下且位于所述豎輪3的上方；所述豎輪3包括可圍繞水平軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸301和沿周向間隔設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)軸301上的若干個(gè)輪葉302；所述旋轉(zhuǎn)軸301上設(shè)有徑向貫穿所述旋轉(zhuǎn)軸301的樣品通道303；所述輪葉302的徑向外端設(shè)有卡凸304；所述豎輪3的下方設(shè)有采樣瓶4；所述采樣瓶4內(nèi)設(shè)有浮球5，所述浮球5與支撐桿501的一端固定連接，所述支撐桿501的另一端向上穿過固定管502后彎折成可與所述卡凸304相卡合的卡勾503，所述固定管502被固定在所述外殼1上；所述采樣器被配置成：徑流樣品通過所述排水管201向下流動，帶動所述豎輪3旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述樣品通道303的一端對著所述排水管201的出水口，另一端對著所述采樣瓶4的瓶口時(shí)，所述徑流樣品通過所述樣品通道303流入所述采樣瓶4中；當(dāng)所述采樣瓶4中的徑流樣品累積到預(yù)定高度時(shí)，所述浮球5上浮至所述卡勾503剛好與所述卡凸304卡合，使所述豎輪3停止旋轉(zhuǎn)，阻止后續(xù)徑流樣品流入所述采樣瓶4中。本技術(shù)的地表徑流自動采樣器，包括分離裝置和采樣瓶(例如，廣口采樣瓶)兩個(gè)部分，其中分離裝置包括外殼、匯流槽、豎輪、浮球、支撐桿、固定管。所述采樣器的工作原理如下：匯流槽匯集地表徑流，徑流通過排水管向下流動，沖擊豎輪的輪葉，使豎輪旋轉(zhuǎn)。所述豎輪的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有樣品通道，所述樣品通道沿旋轉(zhuǎn)軸的徑向貫穿旋轉(zhuǎn)軸。只有當(dāng)豎輪旋轉(zhuǎn)至樣品通道的一端對著所述排水管的出水口，另一端對著所述采樣瓶的瓶口時(shí)，從排水管中流出的徑流樣品才能流入樣品通道中并通過樣品通道流入下方的采樣瓶中。在豎輪旋轉(zhuǎn)過程中，沒有進(jìn)入樣品通道的徑流則通過外殼下端除采樣瓶瓶口以外的區(qū)域排出。采樣瓶中的浮球最初是通過卡勾懸掛在固定管上的。在徑流采集過程中，采樣瓶中的徑流樣品不斷累積，當(dāng)液面高于浮球原來的位置時(shí)，浮球向上浮起，帶動支撐桿向上運(yùn)動，當(dāng)液面達(dá)到預(yù)定高度時(shí)(例如，接近采樣瓶的瓶口時(shí))，支撐桿上端的卡勾剛好卡住輪葉外端的卡凸，使豎輪裝置停止旋轉(zhuǎn)，后續(xù)的徑流無法通過樣品通道進(jìn)入采樣瓶中。本技術(shù)采用豎輪設(shè)計(jì)，一方面，充分利用徑流的動能和勢能，將其轉(zhuǎn)換為豎輪轉(zhuǎn)動的能量，不需要提供額外能源；另一方面，通過樣品通道對徑流進(jìn)行分流，確保了一次只有少量的樣品能夠進(jìn)入采樣瓶中，從而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)徑流過程的連續(xù)采樣，使采集的樣品能夠代表整個(gè)徑流過程。本技術(shù)采用浮球設(shè)計(jì)，與所述豎輪配合，在樣品收集完成后阻止后續(xù)徑流繼續(xù)向采樣瓶中輸入泥沙，保證了已采集樣品的準(zhǔn)確性。在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述若干個(gè)輪葉302將所述旋轉(zhuǎn)軸301的外周面分隔成若干個(gè)沿軸向延伸的區(qū)域，其中僅有兩個(gè)相對的區(qū)域上設(shè)有徑向貫穿所述旋轉(zhuǎn)軸301的樣品通道303。在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述豎輪3設(shè)置在所述外殼1的內(nèi)部中央；所述排水管201和所述固定管502分別靠近所述外殼1的相對的兩側(cè)內(nèi)壁。在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)軸301上均勻設(shè)置8個(gè)輪葉302，相鄰的兩個(gè)輪葉302之間的夾角為45度；所述旋轉(zhuǎn)軸301上只設(shè)有一個(gè)樣品通道303。這種情況下，豎輪每旋轉(zhuǎn)180度，才有少量的徑流樣品通過樣品通道流入采樣瓶中，確保了容量有限的采樣瓶能夠收集到整個(gè)徑流過程的樣品。在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述輪葉302為矩形板，所述矩形板的一端固定在所述旋轉(zhuǎn)軸301的外周面上，相對的另一端設(shè)置卡凸304；所述輪葉302的板面平行于所述旋轉(zhuǎn)軸301。在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述排水管201豎直向上延伸到所述匯流槽2的內(nèi)部，且位于所述匯流槽2內(nèi)的排水管201管壁上具有網(wǎng)孔。所述排水管采用濾網(wǎng)設(shè)計(jì)，例如，所述排水管位于所述匯流槽內(nèi)的那部分管壁上，從上到下布滿網(wǎng)孔，排水管位于匯流槽內(nèi)的部分成為一個(gè)圓柱體的濾網(wǎng)，當(dāng)匯流槽內(nèi)匯集的徑流堵塞濾網(wǎng)下部后，徑流還能夠通過濾網(wǎng)上部繼續(xù)進(jìn)入排水管，該設(shè)計(jì)避免了徑流中的雜物堵塞徑流收集裝置所造成的徑流樣品收集不全的情況。在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述匯流槽2的底板與水平面之間的夾角為15～20度，與所述排水管201之間的夾角為80～85度。所述匯流槽的底板與所述排水管之間呈80～85度的夾角，可以防止泥沙在匯流槽內(nèi)沉淀。在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述外殼1的頂部設(shè)有懸掛部件6，所述懸掛部件6為多個(gè)帶掛鉤的高彈力繩。所述高彈力繩可用于掛在雨箅子上，以防止徑流過大，將采樣器沖走。在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述外殼1、匯流槽2、排水管201、旋轉(zhuǎn)軸301、輪葉302、支撐桿501和/或固定管502采用不銹鋼制成。在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述固定管502通過下端敞口的筒狀支架7固定在所述外殼1上；所述支架7的側(cè)壁上端與所述外殼1的側(cè)壁下端固定連接；所述支架7的下端插入所述采樣瓶4的瓶口；所述固定管502設(shè)置在所述支架7的頂板701中央；以所述固定管502為界，所述頂板7本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種地表徑流自動采樣器，其特征在于：包括上下兩端敞口的筒狀外殼(1)以及設(shè)置在所述外殼(1)內(nèi)的匯流槽(2)和豎輪(3)；/n所述匯流槽(2)的頂部敞口，底部設(shè)有排水管(201)；所述排水管(201)的出水口朝下且位于所述豎輪(3)的上方；/n所述豎輪(3)包括可圍繞水平軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸(301)和沿周向間隔設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)軸(301)上的若干個(gè)輪葉(302)；所述旋轉(zhuǎn)軸(301)上設(shè)有徑向貫穿所述旋轉(zhuǎn)軸(301)的樣品通道(303)；所述輪葉(302)的徑向外端設(shè)有卡凸(304)；/n所述豎輪(3)的下方設(shè)有采樣瓶(4)；所述采樣瓶(4)內(nèi)設(shè)有浮球(5)，所述浮球(5)與支撐桿(501)的一端固定連接，所述支撐桿(501)的另一端向上穿過固定管(502)后彎折成可與所述卡凸(304)相卡合的卡勾(503)，所述固定管(502)被固定在所述外殼(1)上；/n所述采樣器被配置成：徑流樣品通過所述排水管(201)向下流動，帶動所述豎輪(3)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述樣品通道(303)的一端對著所述排水管(201)的出水口，另一端對著所述采樣瓶(4)的瓶口時(shí)，所述徑流樣品通過所述樣品通道(303)流入所述采樣瓶(4)中；當(dāng)所述采樣瓶(4)中的徑流樣品累積到預(yù)定高度時(shí)，所述浮球(5)上浮至所述卡勾(503)剛好與所述卡凸(304)卡合，使所述豎輪(3)停止旋轉(zhuǎn)，阻止后續(xù)徑流樣品流入所述采樣瓶(4)中。/n...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種地表徑流自動采樣器，其特征在于：包括上下兩端敞口的筒狀外殼(1)以及設(shè)置在所述外殼(1)內(nèi)的匯流槽(2)和豎輪(3)；
所述匯流槽(2)的頂部敞口，底部設(shè)有排水管(201)；所述排水管(201)的出水口朝下且位于所述豎輪(3)的上方；
所述豎輪(3)包括可圍繞水平軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸(301)和沿周向間隔設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)軸(301)上的若干個(gè)輪葉(302)；所述旋轉(zhuǎn)軸(301)上設(shè)有徑向貫穿所述旋轉(zhuǎn)軸(301)的樣品通道(303)；所述輪葉(302)的徑向外端設(shè)有卡凸(304)；
所述豎輪(3)的下方設(shè)有采樣瓶(4)；所述采樣瓶(4)內(nèi)設(shè)有浮球(5)，所述浮球(5)與支撐桿(501)的一端固定連接，所述支撐桿(501)的另一端向上穿過固定管(502)后彎折成可與所述卡凸(304)相卡合的卡勾(503)，所述固定管(502)被固定在所述外殼(1)上；
所述采樣器被配置成：徑流樣品通過所述排水管(201)向下流動，帶動所述豎輪(3)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述樣品通道(303)的一端對著所述排水管(201)的出水口，另一端對著所述采樣瓶(4)的瓶口時(shí)，所述徑流樣品通過所述樣品通道(303)流入所述采樣瓶(4)中；當(dāng)所述采樣瓶(4)中的徑流樣品累積到預(yù)定高度時(shí)，所述浮球(5)上浮至所述卡勾(503)剛好與所述卡凸(304)卡合，使所述豎輪(3)停止旋轉(zhuǎn)，阻止后續(xù)徑流樣品流入所述采樣瓶(4)中。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地表徑流自動采樣器，其特征在于：所述若干個(gè)輪葉(302)將所述旋轉(zhuǎn)軸(301)的外周面分隔成若干個(gè)沿軸向延伸的區(qū)域，其中僅有兩個(gè)相對的區(qū)域上設(shè)有徑向貫穿所述旋轉(zhuǎn)軸(301)的樣品通道(303)。


3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地表徑流自動采樣器，其特征在于：所述豎輪(3)設(shè)置在所述外殼(1)的內(nèi)部中央；所述排水管(201)和所述固定管(502)分別靠近所述外殼(1)的相對的兩側(cè)內(nèi)壁。


4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地表徑流自動采樣器，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)軸(301)上均勻設(shè)置8個(gè)輪葉(302)，相鄰的兩個(gè)輪葉(302)之間的夾...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王大安，張曼胤，王遼宏，郭子良，王賀年，劉魏魏，楊思，魏圓云，
申請(專利權(quán))人：中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)新技術(shù)研究所，中國電子工程設(shè)計(jì)院有限公司，
類型：新型
國別省市：北京;11