本发明涉及水利实验领域，具体涉及一种用于河工模型试验的悬移质泥沙分层采样器及采样方法。
背景技术：
悬移质采样器是水利工程常用的泥沙采样器，目前常用的有瞬时式和积时式两类。其中瞬时式采样器中最常用的是横式采样器，器身是一圆筒，轴线平行与水流方向，两端有盖并装有弹簧。取样时，两盖开启，待水流稳定时，操纵开关使两盖同时关闭，取得瞬时水样。这种采样器操作简便，适应性强；积时式采样器又有调压仓式、皮囊式、瓶式等几种。上述的泥沙采样器大多用于以水文缆道为测验载体的水文站进行悬移质含沙量取样。
悬移质采样器的样式多样，但现有的悬移质采样器都存在两方面的不足：第一，一次只能采集单一水深的悬移质，不能同时采集多个水深的悬移质，导致采样时间的延长；第二，常用的悬移质采样器大都体型较大，比较笨重，不适用于试验操作。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种用于河工模型试验的悬移质泥沙分层采样器，以及基于所述分层采样器的采样方法，以解决不能同时采集多个水深的悬移质，导致采样时间的延长的问题。
为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：
一种用于河工模型试验的悬移质泥沙分层采样器，包括多个单层采样结构、挡板和横杆；所述单层采样结构为中间开设圆柱形采样仓的长方体结构，其前后端面的竖向边缘设置竖向凹槽；所述单层采样结构纵向重叠组合连接成多层采样结构；所述挡板由一个基板、多个带孔板和不带孔板依次间隔拼接而成；所述带孔板上开设有与采样仓口直径相同的圆形采样孔，且所述挡板的采样孔数量比采样仓少一个；所述挡板紧贴多层采样结构前后端面，且置于所述竖向凹槽内；前后挡板上端通过横杆连接。
采样上述技术方案可一次采样多层悬移质的作用，大大缩短了河工模型试验中悬移质采样的时间。
进一步的是，所述单层采样结构上下表面分别对应设置两个横向凹槽和相匹配的横向滑块，所述单层采样结构纵向重叠组合时，上层单层采样结构的横向滑块插入下层单层采样结构的横向凹槽内；保证多层采样结构的稳定性和整体性。
进一步的是，相邻采样仓之间的间隔距离等于采样仓直径，便于挡板与采样仓的开合配合，使采样更加省力。
进一步的是，相邻采样孔之间的间隔距离等于采样孔直径，便于挡板与采样仓的开合配合，使采样更加省力。
进一步的是，所述横杆距最上层采样孔最高点的距离等于最上层采样仓最低点距所述多层采样结构上边缘的距离，使挡板关闭时，采样孔和采样仓刚好间隔分布。
进一步的是，最下层采样孔的最低点距所述挡板下边缘的距离等于采样孔直径，便于挡板与采样仓的开合配合，使采样更加省力。
进一步的是，所述竖向凹槽内设置限位块，且所述限位块与最下层采样仓最低点在同一水平线上，使挡板底端与限位块接触时，挡板刚好将取样仓口封住。
进一步的是，所述横杆两端为伸缩结构，方便在取样操作时上提或下压横杆更省力、更稳定。
一种基于上述分层采样器的采样方法，包括以下步骤：
1)根据试验采样需要，选择具有n个单层采样结构和n-1个采样孔的挡板的所述分层采样器；
2)将所述分层采样器置于试验河流中，上提横杆，打开前后挡板，使采样孔与采样仓口重合；
3)待水流稳定时，下压横杆，使前后挡板同时关闭，取得瞬时水样。
本发明的有益效果是：
1、本发明设计的悬移质分层采样器具有一次采样多层悬移质的作用，大大缩短了河工模型试验中悬移质采样的时间。
2、本发明可根据实际情况相应地改变采样的层数，应用相对灵活。
3、本发明中的前后挡板上的采样孔与圆柱采样仓口采用间隔布置，可以使采样更加省力。
附图说明
图1是本发明多层采样器正视图；
图2是本发明多层采样器侧视图；
图3是本发明多层采样器俯视图；
图4是本发明多层采样器的挡板结构图；
图5是本发明多层采样器的多层采样结构示意图；
图6是本发明多层采样器的单层采样结构示意图；
图7是本发明多层采样器的单层采样结构局部放大示意图。
图中：1、单层采样结构；11、采样仓；12、竖向滑槽；13、横向凹槽；14、横向滑块；2、横杆；3、挡板；31、基板；32、带孔板；321、采样孔；33、不带孔板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。
实施例1：
在本实施例中，如图1～7所示，一种用于河工模型试验的悬移质泥沙分层采样器，包括3个单层采样结构1、挡板3和横杆2；所述单层采样结构1为中间开设圆柱形采样仓11的长方体结构，其前后端面的竖向边缘设置竖向凹槽12；所述单层采样结构1纵向重叠组合连接成多层采样结构；所述挡板3由一个基板31、2个带孔板32和2个不带孔板33依次间隔拼接而成；所述带孔板32上开设有与采样仓11口直径相同的圆形采样孔321；所述挡板3紧贴多层采样结构前后端面，且置于所述竖向凹槽12内；前后挡板3上端通过横杆2连接。
采样上述技术方案可一次采样多层悬移质的作用，大大缩短了河工模型试验中悬移质采样的时间。
优选的，所述单层采样结构1上下表面分别对应设置两个横向凹槽13和相匹配的横向滑块14，所述单层采样结构1纵向重叠组合时，上层单层采样结构1的横向滑块14插入下层单层采样结构1的横向凹槽13内；保证多层采样结构的稳定性和整体性。
优选的，相邻采样仓11之间的间隔距离等于采样仓11直径，便于挡板3与采样仓11的开合配合，使采样更加省力。
优选的，相邻采样孔321之间的间隔距离等于采样孔321直径，便于挡板3与采样仓11的开合配合，使采样更加省力。
优选的，所述横杆2距最上层采样孔321最高点的距离等于最上层采样仓11最低点距所述多层采样结构上边缘的距离，使挡板3关闭时，采样孔321和采样仓11刚好间隔分布。
优选的，最下层采样孔321的最低点距所述挡板3下边缘的距离等于采样孔321直径，便于挡板3与采样仓11的开合配合，使采样更加省力。
优选的，所述竖向凹槽12内设置限位块，且所述限位块与最下层采样仓11最低点在同一水平线上，使挡板3底端与限位块接触时，挡板3刚好将取样仓11口封住。
优选的，所述横杆2两端为伸缩结构，方便在取样操作时上提或下压横杆2更省力、更稳定。
实施例2：
在本实例中，如图1～7所示，一种基于上述分层采样器的采样方法，包括以下步骤：
1)根据试验采样需要，选择具有3个单层采样结构1和2个采样孔的挡板3的所述分层采样器；
2)将所述分层采样器置于试验河流中，上提横杆2，打开前后挡板3，使采样孔321与采样仓11口重合；
3)待水流稳定时，下压横杆2，使前后挡板3同时关闭，取得瞬时水样。
下面结合一个具体例子对本发明做进一步的说明。
本实施例采样所用采样器的形状、构造如图1～7所示，为三层悬移质采样器。试验时，按照冲刷地形铺设床天然沙，后向水库缓慢注水，待库水位接近正常水位时逐渐开启供水阀门并开启旁通洞及电站闸门，调节流量及库水位，库水位及流量稳定后开启加沙机向库尾加沙，加沙约4小时后采集水样，水样采集器采用三层悬移质采样器，水样分别采自库尾加沙断面、旁通洞引流及电站引水，水样采集10升，静置两天后烘干称重算出含沙量。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。