专利名称：一种低干扰坡面径流采样器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种低干扰坡面径流采样器，主要应用于自然降雨及人工模拟 降雨条件下监测水土流失与非点源污染物迁移的试验，属于水土保持的小型水利工程设备 技术领域。
背景技术：
坡面径流中的含沙量是评价水土流失的重要参数，对径流中含沙量的测定对于水 土流失治理至关重要。同时，在部分山区河流两侧的低地多被开垦成农田，径流过程中水流 会携带氮、磷等营养元素进入到河道中，成为产生非点源污染的重要来源，最终会影响水源 的水质。在对含沙量以及径流中非点源污染物含量的测量之前均需要对径流进行采样，采 样的精度直接影响测量结果的精度。现有的地表径流的采样方法主要是设立径流小区，小区四周修建由钢筋混凝土结 构和防渗布组成的防水墙，在小区的出水口放置分流装置以及测桶，属于集总式测量。这种 采集方法运行管理方便，能够完成一次降水过程中小区内产生的水土流失量的测定，适于 长期定位监测。径流小区采样方法便于控制试验条件，多次进行重复。但是此方法存在如下缺 陷1、径流小区采样方法存在对环境干扰较大的问题，径流小区属于永久性设施，建 成后难于恢复原状。径流小区施工过程中，不可避免的要破坏周围的表层土壤、植被等，以 至于影响径流，所以施工结束后必须将周围土壤恢复原状，而植被的恢复往往需要一年甚 至更长的时间，影响试验的开展。2、一个径流小区通常只有一个出口，很难对小区内部非点源污染物的迁移进行监 测，如果需要了解径流流过不同距离后携带的泥沙量以及非点源污染物含量的变化，必须 建立不同长度的多个径流小区，费时费力。
实用新型内容针对现有采样设施无法满足实际需要的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种坡 面径流采样器，该采样器适用于科学研究，对环境干扰小，布设周期短，结构简单，造价低 廉，解决现有采样设施存在的对环境干扰大、建设周期长、结构复杂、造价较高等问题，以加 强小流域水文监测的力度。本实用新型的技术方案是一种低干扰坡面径流采样器，该采样器包括集水槽、储水容器以及连接二者的橡 胶管，集水槽底部开设排水孔，排水孔外侧装有排水管，排水管与橡胶管的一端连通，橡胶 管的另一端与储水容器的进水孔连通。所述的低干扰坡面径流采样器，集水槽包括顶盖、槽体，槽体底部呈弧形结构，顶 盖以能开启或闭合的方式安装于槽体顶部，槽体的弧形结构上开口，在所述开口底部设有
3引水舌。所述的低干扰坡面径流采样器，顶盖与槽体闭合后，顶盖外缘比槽体外缘大。所述的低干扰坡面径流采样器，槽体的侧面装有把手，把手与引水舌位于同一高 度，固定楔穿设于把手中，槽体通过把手、固定楔固定到地面上。所述的低干扰坡面径流采样器，顶盖和槽体为镀锌板材，排水管为不锈钢管。所述的低干扰坡面径流采样器，集水槽安装时，在地上挖开大小和深度与槽体一 致的浅坑，集水槽坐进浅坑后，引水舌朝向上坡方向并与地表齐平。所述的低干扰坡面径流采样器，储水容器包括防雨帽、进水孔、立管、弯头、横管， 横管的两端分别通过弯头与一个立管连通，两个立管的顶端分别盖有一个活动的防雨帽， 进水孔开设于其中一个立管的侧壁靠近顶端的位置，进水孔的大小以正好能插入橡胶管为且。所述的低干扰坡面径流采样器，储水容器安装时，储水容器进水孔的高度低于集 水槽排水管的最低点。所述的低干扰坡面径流采样器，横管水平放置，立管竖直放置，形成凹形储水容器。所述的低干扰坡面径流采样器，横管、弯头和立管为三型聚丙烯材料，三者通过热 熔连接成一体；防雨帽为镀锌板材。本实用新型的有益效果是1、本实用新型为适用于科学研究的低干扰地表径流采样器，它安装拆除方便，既 可以用于长期定位监测，也可以用于多个地点的临时采样；与传统的径流小区方式相比，它 对地表土壤、植被以及地表径流等环境因子的影响很小，非常适用于山区等易发生水土流 失的地区；它体积小，占地少，可以在小范围内布设多组，用来采集研究区域的不同位置的 径流样品，监测水土流失和非点源污染物的迁移情况；所设的集水器有活动顶盖，采样时闭 合顶盖防止降水直接落进集水器内，同时顶盖闭合后与引水舌之间的开口保证地表径流可 以进入集水器，需要清理集水槽时就可以打开顶盖；集水槽与储水容器之间的橡胶管为软 连接，使得集水槽与储水容器的相对位置比较灵活，可以根据地形做适当调整；储水容器使 用三型聚丙烯(PP-R)材料，既坚固防漏又不影响水质，储水容器顶端开口较大，便于从中 取样。以上特征使得该采样器特别适用于野外试验的样品采集。2、与传统水样采集方法相比，本实用新型的低干扰地表径流采样器，对环境干扰 小，安装拆除方便，结构简单、操作方便、造价低廉，更适合用于监测水土流失和非点源污染 物迁移的野外试验。
图1为本实用新型低干扰地表径流采样器示意图；图中，1-顶盖；2-槽体；3-引水舌；4-把手；5-固定楔；6_排水孔；7_排水管； 8-橡胶管；9-防雨帽；10-进水孔；11-立管；12-弯头；13-横管。图2为本实用新型的集水器侧面示意图；图中，1-顶盖；3-引水舌。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的低干扰地表径流采样器主要包括集水槽、储水容器以 及连接二者的橡胶管8，集水槽安装的方向与坡面径流的流向垂直，径流进入集水槽后，由 集水槽底部排水孔6通过橡胶管8进入到储水容器中储存，具体结构如下集水槽包括顶盖1、槽体2、引水舌3、把手4、固定楔5、排水孔6、排水管7等，由顶 盖1通过铆钉与槽体2的顶面连接，槽体2的侧面开口，在所述开口底部设有引水舌3，顶盖 1可以开闭，顶盖1闭合后顶盖外缘比槽体2外缘向外多延长出2cm，并且顶盖1闭合后与 槽体向外延伸的引水舌3之间有35mm空隙。槽体2的最低处开有排水孔6与外界连通，排 水孔6外侧有一不锈钢排水管7通过点焊与槽体2垂直连接，不锈钢排水管7连接到橡胶 管8的一端。顶盖1闭合后，顶盖1、引水舌3以槽体2两个侧面的突起部分围成地表径流入口， 地表径流流过引水舌进入槽体2后，从槽体2弧形底部最低处的排水孔6进入到排水管7 中。图1中，除了排水管7为不锈钢材质外，集水槽的其他部分均为镀锌板材所制。槽体2 和顶盖1的长度可视研究地点的地形和降水量大小而定，一般以0. 4-0. 6m左右为宜；在槽 体2和顶盖1长度为0. 5m的情况下，高度约为10cm，宽度约为20cm。槽体2的底部基本呈 弧形，既能让进入的地表径流迅速汇流到排水孔7，又降低了安装的难度。排水管7与橡胶 管8的一端相连，地表径流由排水管7进入到橡胶管8中。橡胶管8本身有一定的强度，使 得在外部发生轻微弯曲时内部不至堵塞，粗细以排水管7正好能插入为宜。槽体2的侧面 装有把手4，把手4与引水舌3位于同一高度，可以使用固定楔5穿过把手4将槽体2固定 到地面上。储水容器包括两个防雨帽9、进水孔10、两个立管11、两个弯头12、横管13等，横 管13的两端分别通过一个弯头12与一个立管11连通，横管13、弯头12和立管11通过热 熔连接成一体。两个立管11的顶端分别盖有一个活动的防雨帽9。横管13的长度可视地 形和降水量大小而定，一般在0. 8-1. 0m左右为宜；在横管13长度为914mm的情况下，通常 使用直径为76mm的PP-R管做横管13和立管11，直径为102mm的PP-R管做弯头12。其中 一个立管11的侧壁靠近顶端的位置开有进水孔10，进水孔10的大小以正好能插入橡胶管 8为宜，此进水孔10与橡胶管8的另一端相连，地表径流通过橡胶管8进入到储水容器中。 储水容器安装时进水孔10的高度应明显低于集水槽排水管7的最低点，确保有足够的高度 差使地表径流沿橡胶管8流入储水容器中。同时，横管13应水平放置，立管11竖直放置， 整个储水容器呈凹形。储水容器可以挖浅坑固定，在坡度较大的情况下也用大石块压住固 定。连接橡胶管8时，应避免大角度弯曲，保证水路通畅。如图2所示，安装集水槽时，要在地上挖开大小和深度与槽体2 —致的浅坑，集水 槽坐进浅坑后引水舌3朝向上坡方向，并与地表齐平；同时需要将排水管7所在的位置挖开 足够空间，为安装橡胶管8做准备。确认安装无误后，用固定楔5穿过把手4将槽体2固定 在地面上。本实用新型的水样采集过程是降雨前，将集水槽和储水容器内部清理干净，确认排水管7和橡胶管8通畅，闭合 顶盖1，盖好防雨帽9。降水过程结束后，地表径流从集水槽沿橡胶管8进入到储水容器中， 然后在储水容器中完成样品采集。将储水容器左右摇动1分钟悬浮起泥沙混勻，再将容器内所有水和泥沙倒入测桶中测量体积，测量后将水和泥沙倒回集水容器，再次混勻后使用 蠕动泵采集足量的样品，装瓶预处理后送到实验室分析测定。每次采样结束后，清空储水 容器中的水和泥沙，清理集水槽中的枯枝落叶、昆虫、蚯蚓等易堵塞排水管7的杂物，然后 将采样器放回原位，连接好橡胶管8，闭合顶盖1，盖好防雨帽9，最后进行固定，以备下次使用。试验结果表明，本实用新型在对环境干扰很小的前提下，在山区等坡度较大的样 地能够完成坡面径流的采样工作，同时具有布设周期短，结构简单，造价低廉等特点，适合 用于监测水土流失和非点源污染物迁移的野外试验。本实用新型列举的实施例旨在进一步的阐述该采样器的技术方案，而不是对本实 用新型的保护范围构成任何限制。
权利要求一种低干扰坡面径流采样器，其特征在于该采样器包括集水槽、储水容器以及连接二者的橡胶管，集水槽底部开设排水孔，排水孔外侧装有排水管，排水管与橡胶管的一端连通，橡胶管的另一端与储水容器的进水孔连通。
2.按照权利要求1所述的低干扰坡面径流采样器，其特征在于集水槽包括顶盖、槽 体，槽体底部呈弧形结构，顶盖以能开启或闭合的方式安装于槽体顶部，槽体的弧形结构上 开口，在所述开口底部设有引水舌。
3.按照权利要求2所述的低干扰坡面径流采样器，其特征在于顶盖与槽体闭合后，顶 盖外缘比槽体外缘大。
4.按照权利要求2所述的低干扰坡面径流采样器，其特征在于槽体的侧面装有把手， 把手与引水舌位于同一高度，固定楔穿设于把手中，槽体通过把手、固定楔固定到地面上。
5.按照权利要求2所述的低干扰坡面径流采样器，其特征在于顶盖和槽体为镀锌板 材，排水管为不锈钢管。
6.按照权利要求2所述的低干扰坡面径流采样器，其特征在于集水槽安装时，在地上 挖开大小和深度与槽体一致的浅坑，集水槽坐进浅坑后，引水舌朝向上坡方向并与地表齐 平。
7.按照权利要求1所述的低干扰坡面径流采样器，其特征在于储水容器包括防雨帽、 进水孔、立管、弯头、横管，横管的两端分别通过弯头与一个立管连通，两个立管的顶端分别 盖有一个活动的防雨帽，进水孔开设于其中一个立管的侧壁靠近顶端的位置，进水孔的大 小以正好能插入橡胶管为宜。
8.按照权利要求7所述的低干扰坡面径流采样器，其特征在于储水容器安装时，储水 容器进水孔的高度低于集水槽排水管的最低点。
9.按照权利要求7所述的低干扰坡面径流采样器，其特征在于横管水平放置，立管竖 直放置，形成凹形储水容器。
10.按照权利要求7所述的低干扰坡面径流采样器，其特征在于横管、弯头和立管为 三型聚丙烯材料，三者通过热熔连接成一体；防雨帽为镀锌板材。
专利摘要本实用新型涉及到一种低干扰坡面径流采样器，主要应用于自然降雨及人工模拟降雨条件下监测水土流失与非点源污染物迁移的试验，属于水土保持的小型水利工程设备技术领域。该采样器包括集水槽、储水容器以及连接二者的橡胶管，集水槽底部开设排水孔，排水孔外侧装有排水管，排水管与橡胶管的一端连通，橡胶管的另一端与储水容器的进水孔连通。降雨后地表径流从集水槽沿橡胶管进入到储水容器中，然后在储水容器中完成样品采集。本实用新型对环境干扰小，布设周期短，结构简单，造价低廉，解决现有采样设施存在的对环境干扰大、建设周期长、结构复杂、造价较高等问题，更适合用于监测水土流失和非点源污染物迁移的野外试验。
文档编号G01N1/10GK201607350SQ20102010708
公开日2010年10月13日 申请日期2010年2月3日 优先权日2010年2月3日
发明者丁玮杭, 何兴元, 陈玮 申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所