专利名称：一种地表径流泥沙样品分段采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于地表径流的泥沙含量过程观测的采集装置。
背景技术：
近几年，我国水土流失自动观测进展较快，由于野外水土流失监测现场条件复杂， 受流速、流量、水温、泥沙化学成分、泥沙颗粒粒径、背景光线、泥沙沉淤等影响，自动观测测量范围较小，精度较差。且设备多采用光电原理，需要电源，而水土流失观测多在野外无电源区；设备安装和操作复杂，因此，无法满足水土流失自动化监测的需求。利用标准闭合小区径流观测系统很好地对不同土地利用方式和农作管理方式下的水土流失进行观测。在应用中发现也有很多弊端，例如；针对标准径流观测闭合小区存在场地固定，修建观测场时对土地破坏较大；造价高，运行费用大，一般修建一个水土流失观测场至少需20万元以上，闭合小区面积多在100平方米左右，农作小区只能采取人工耕翻土壤，与大田机械耕作实际差异较大；由于受场地限制，难以开展不同坡度、坡长下水土流失观测；由于场地和设备固定，易受自然和人为破坏等弊端，近些年水土保持学者在野外径流观测手段和设备等方面进行了深入的探索。美国CrUSe(2001)研制了分段式可移动径流观测装置(Divider collector)，小区仍采用闭合的，利用可拆卸重复利用的金属板代替了水泥板，将置于地平面下的分流桶替换为至于地表的分段式分流集水槽。它的优点是适于野外小区域(<50m2)的径流观测，安装相对简单，测定结果精度较高，可拆卸，可移动，可用于野外实际状态下的径流观测，可用于一次性降雨或人工降雨下的观测。但也存在许多不足，观测面积较小，安装时每个集水槽都需调水平，分流时受表面水张力影响较大，每次降雨后都需对设备进行清理，不适于泥沙含量较大或径流强度较大的观测，使用受限。申请号为2006101632409
公开日为2009年7月四日的发明专利公开了一种可移动式地表径流观测装置，该申请是申请人于2006年12月14日申请的，该装置主要由径流收集装置、径流样品采集装置、径流量测定装置、数据计量系统和防雨保护罩五个部分组成，其核心为径流样品采集装置和径流量测定装置，径流样品采集装置只给出概念性设计构型，未对参数进行科学界定，经过4年野外观测显示，泥沙在装置中沉积仍较严重，影响了观测准确性。申请号为201010594588X
公开日为2011年6月8日的发明专利公开了一种地表径流泥沙混合与样品采集装置，该申请是申请人于2010年12月15日申请的，该申请虽实现了径流过程的观测，径流中的泥沙也实现了充分混合并被采集，但所采集的样品为一次径流的样品，即只能获取一次径流的输沙总量，未能实现输沙过程的观测。
发明内容
本发明的目的是为解决现有可移动式地表径流观测装置存在样品采集装置所采集的样品为一次径流的样品，只能获取一次径流的输沙总量，未能实现输沙过程的观测的问题，提供一种地表径流泥沙样品分段采集装置。
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本发明包括翻斗、主传动轴、第一超越离合器、第一从传动轴、第二超越离合器、第二从传动轴、涡轮涡杆减速器、第三从传动轴、尼龙桶状收集器、分流溢出管、流出弯管、不锈钢分水盘、十二个塑料管和十二个塑料样品收集瓶，所述翻斗固装在主传动轴上，主传动轴的输出端通过第一超越离合器与第一从传动轴的输入端连接，第一从传动轴的输出端通过第二超越离合器与第二从传动轴的输入端连接，第二从传动轴的输出端与涡轮涡杆减速器的输入端连接，涡轮涡杆减速器的输出端与第三从传动轴的输入端连接，第三从传动轴由不锈钢分水盘中间通过，尼龙桶状收集器固装在第三从传动轴的上端，尼龙桶状收集器的侧壁下方设有第一出水口，不锈钢分水盘的上端面沿同一圆周均布设有十二个盘状分水盒，每个盘状分水盒的底部设有第二出水口，流出弯管的一端与第一出水口连通，流出弯管的另一端位于盘状分水盒上方，每个塑料管对应一个第二出水口和一个塑料样品收集瓶， 且塑料管的一端与第二出水口连通，塑料管的另一端与塑料样品收集瓶连通，分流溢出管的输出端位于尼龙桶状收集器的上方。本发明的优点是一、本发明针对输沙过程观测的需求，利用翻斗的翻动实现机械传动；通过涡轮涡杆减速器7控制第三从传动轴8的转动角度，即控制流出弯管11的转动角度，以实现径流量的采样间隔、径流发生时间同步记录，做到了泥沙样品的分段采集，从而实现了输沙过程的测定。本发明装置是对以获得发明专利的一种可移动式地表径流观测装置(授权号 ZL2006101632409)的进一步补充和完善，解决了现有技术存在所采集的样品为一次径流的样品、一次径流的输沙总量及输沙过程不能观测的问题。二、本发明与自动降雨观测设备相结合，实现单次水土流失发生的降雨过程、径流过程、输沙过程的同步测定。三、本发明装置可广泛应用于水土流失治理区水土保持效益的评价，也可替代标准径流小区的分流桶，实现过程观测。
图1是本发明的整体结构主视图，图2是图1的K向视图，图3是不锈钢分水盘12 的俯视图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图1 图3说明本实施方式，本实施方式包括翻斗1、主传动轴2、第一超越离合器3、第一从传动轴4、第二超越离合器5、第二从传动轴6、涡轮涡杆减速器7、第三从传动轴8、尼龙桶状收集器9、分流溢出管10、流出弯管11、不锈钢分水盘12、 十二个塑料管13和十二个塑料样品收集瓶14，所述翻斗1固装在主传动轴2上，主传动轴 2的输出端通过第一超越离合器3与第一从传动轴4的输入端连接，第一从传动轴4的输出端通过第二超越离合器5与第二从传动轴6的输入端连接，第二从传动轴6的输出端与涡轮涡杆减速器7的输入端连接，涡轮涡杆减速器7的输出端与第三从传动轴8的输入端连接，第三从传动轴8由不锈钢分水盘12中间通过，不锈钢分水盘12固定于设备底座上， 不锈钢分水盘12不随第三从传动轴8转动，尼龙桶状收集器9固装在第三从传动轴8的上端，尼龙桶状收集器9的侧壁下方设有第一出水口 9-1，不锈钢分水盘12的上端面沿同一圆周均布设有十二个盘状分水盒12-1，每个盘状分水盒12-1的底部设有第二出水口 12-2，流出弯管11的一端与第一出水口 9-1连通，流出弯管11的另一端位于盘状分水盒12-1上方，每个塑料管13对应一个第二出水口 12-2和一个塑料样品收集瓶14，且塑料管13的一端与第二出水口 12-2连通，塑料管13的另一端与塑料样品收集瓶14连通，分流溢出管10 的输出端位于尼龙桶状收集器9的上方。涡轮涡杆减速器7调节翻斗1每翻动一次流出弯管11的转动角度，本发明装置设计的是翻斗1每翻动一次流出弯管11的旋转角度为0. 3度，十二个盘状分水盒12-1，即翻斗翻转100次采集1个样品，最大可采集十二个泥沙样品。本发明的径流测定是通过翻斗翻动的次数记录，翻斗每翻动一次的径流的数量是一定的(已知的)，如以翻斗翻动100次为一次样品采集单元，就可实现样品按径流流量分段采集泥沙样品。翻斗每次翻动的精确时间被记录仪记载，通过第1次和第100次翻斗翻动记录的时间，就可知该次样品采集的时间段，以此实现输沙过程的测定。
具体实施方式
二结合图1说明本实施方式，本实施方式的尼龙桶状收集器9的内径为40mm 50mm、高为45mm 50mm。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图1说明本实施方式，本实施方式的尼龙桶状收集器9的内径为45mm、高为50mm。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四结合图1说明本实施方式，本实施方式的塑料管13的内径为 14mm。其它组成及连接关系与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
五结合图1说明本实施方式，本实施方式的塑料样品收集瓶14的内径为95mm、高为180mm。其它组成及连接关系与具体实施方式
一或二相同。本发明工作过程径流通过径流收集管从上端注入翻斗1上的其中一侧上，当翻斗1中的径流达到一定重量后翻斗1发生正向翻转，主传动轴2随之转动，通过第一超越离合器3带动第一从传动轴4转动，翻斗1转动后径流向翻斗1上的另一侧上注入，当达到一定重量后翻斗1发生反向翻转，在第一超越离合器3和第二个超越离合器5的共同作用下， 保证第一从传动轴4此时不发生转动，即保证与第二个超越离合器5连接的第二从传动轴6 只向一个方向转动，在涡轮涡杆减速器7的作用下，转动方向由水平转向垂直向上，第三从传动轴8带动尼龙桶状收集器9转动，同时，两次混合分流后的泥沙样品经分流溢出管10 注入尼龙桶状收集器9中，经流出弯管11流入不锈钢分水盘12中，再经塑料管13流入塑料样品收集瓶14中，从而获取不同时段的泥沙样品。本发明于2010年6月开始研制，2011年4月制作完毕，2011年5月完成室内模拟观测，2011年6月安装9台于野外试用。除部分零部件未采用防腐材料发生锈蚀外，装置工作正常，达到了设计要求，实现了径流泥沙样品的分段采集。
权利要求
1.一种地表径流泥沙样品分段采集装置，其特征在于所述装置包括翻斗(1)、主传动轴O)、第一超越离合器(3)、第一从传动轴G)、第二超越离合器(5)、第二从传动轴(6)、 涡轮涡杆减速器(7)、第三从传动轴(8)、尼龙桶状收集器(9)、分流溢出管(10)、流出弯管 (11)、不锈钢分水盘(1 、十二个塑料管(1 和十二个塑料样品收集瓶(14)，所述翻斗(1) 固装在主传动轴( 上，主传动轴O)的输出端通过第一超越离合器C3)与第一从传动轴 (4)的输入端连接，第一从传动轴的输出端通过第二超越离合器(5)与第二从传动轴 (6)的输入端连接，第二从传动轴(6)的输出端与涡轮涡杆减速器(7)的输入端连接，涡轮涡杆减速器(7)的输出端与第三从传动轴(8)的输入端连接，第三从传动轴(8)由不锈钢分水盘(1 中间通过，尼龙桶状收集器(9)固装在第三从传动轴(8)的上端，尼龙桶状收集器(9)的侧壁下方设有第一出水口(9-1)，不锈钢分水盘(1 的上端面沿同一圆周均布设有十二个盘状分水盒(12-1)，每个盘状分水盒(12-1)的底部设有第二出水口(12-2)， 流出弯管(11)的一端与第一出水口(9-1)连通，流出弯管(11)的另一端位于盘状分水盒 (12-1)上方，每个塑料管(1 对应一个第二出水口(12- 和一个塑料样品收集瓶(14)， 且塑料管(1 的一端与第二出水口(12- 连通，塑料管(1 的另一端与塑料样品收集瓶 (14)连通，分流溢出管(10)的输出端位于尼龙桶状收集器(9)的上方。
2.根据权利要求1所述一种地表径流泥沙样品分段采集装置，其特征在于所述尼龙桶状收集器(9)的内径为40mm 50mm、高为45mm 50mm。
3.根据权利要求1或2所述一种地表径流泥沙样品分段采集装置，其特征在于所述塑料管(13)的内径为12mm 16mm。
4.根据权利要求3所述一种地表径流泥沙样品分段采集装置，其特征在于所述塑料样品收集瓶(14)的内径为95mm、高为180mm。
全文摘要
一种地表径流泥沙样品分段采集装置，它涉及一种用于地表径流的泥沙含量过程观测的采集装置，以解决现有可移动式地表径流观测装置存在只能观测泥沙总量而不能实现输沙过程观测的问题。翻斗固装在主传动轴上，主传动轴通过第一超越离合器、第一从传动轴、第二超越离合器、第二从传动轴和涡轮涡杆减速器与第三从传动轴连接，第三从传动轴由不锈钢分水盘中间通过，尼龙桶状收集器固装在第三从传动轴的上端，流出弯管的一端与第一出水口连通、另一端位于盘状分水盒上方，每个塑料管对应一个第二出水口，且塑料管的一端与第二出水口连通、另一端与塑料样品收集瓶连通，分流溢出管的输出端位于尼龙桶状收集器的上方。本发明用于地表径流泥沙混合样品采集。
文档编号G01N1/20GK102435466SQ201110255659
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者刘洪家, 张兴义, 李续峰, 王平, 陈渊 申请人:中国科学院东北地理与农业生态研究所