专利名称：沙质推移质采样器的制作方法
技术领域：
沙质推移质采样器
技术领域：
本实用新型涉及水文测验领域，特别涉及一种沙质推移质测验的专用仪器。
背景技术：
沙质推移质采样器是采集河流推移质沙样，测定单位宽度的推移质输沙率的仪器。长江上沙质推移质泥沙测验始于上世纪50年代，使用的仪器有荷兰(网式)、波里亚柯夫(盘)式和顿式三种采样器。由于这些采样器存在口门不伏贴河床，口门附近产生淘刷，不能取得有代表性沙样等缺点，故在60年代暂停了沙质推移质测验，并组织研制新的测验仪器。经过多年努力，研制成功了 Y78-1型采样器，先后在长江中下游及宜昌、南津关等站使用。然而，Y78-1型体型庞大，阻水作用大,仅适合垂线平均流速小于2.5m/s，水深小于30m左右的沙质河床施测沙质推移质。由于长江上游水利水电工程规划设计及运行管理急需收集沙质推移质资料，但没有适合长江上游大水深(20 30m)、高流速(3.0 4.5m/s)以及沙卵石河床组成条件的采样器。
实用新型内容有鉴于此，为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种适合大水深、高流速及沙卵石河床的沙质推移质采样器。—种沙质推移质采样器，所述采样器包括护板、前盖门、锤击杠杆、拉绳、后盖门、滑块、垂直尾翼、水平尾翼、浮筒、器身、连接块、悬吊架及插销，所述护板设置在所述器身的前方底部，所述前盖门和后盖门分别设置在所述器身的前后，所述滑块可移动地插入所述器身顶部的插盒内并压住所述后盖门上的手柄使所述后盖门保持开启，所述锤击杠杆设置在所述器身上并通过插销与所述连接块相连，所述连接块连接与所述前盖门相连的所述拉绳和与所述滑块相连的所述拉绳，所述垂直尾翼和水平尾翼设置在所述器身的后方，所述悬吊架设置在所述器身上，所述器身从前至后顺序包括前段、扩散段和尾段，所述前段为矩形截面的进水管，所述扩散段向四周扩张以集沙并产生负压，所述尾段为出口段。优选地，所述采样器进一步包括前门拉簧，所述前门拉簧一端连接所述前盖门，另一端连接在所述器身上。优选地，所述采样器进一步包括压簧和后门拉簧，所述压簧设置在所述后盖门上压紧所述后盖门使其关闭，所述后门拉簧一端连接所述后盖门，另一端连接在所述器身上。优选地，所述采样器进一步包括平衡注铅钢管，所述平衡注铅钢管分布在所述器身的两侧。 优选地，所述采样器进一步包括加重铅块， 所述加重铅块设置在所述器身的前段上方。[0012]优选地，所述扩散段的顶部为渐变弧形曲线使水流不在顶部产生旋涡。优选地，所述护板为前宽后小的类矩形形状。优选地，所述器身的前段的进水口宽X高为1OOmmX 100mm，所述尾段的出口宽X高为 200mmX90mm。优选地，所述护板为4~6mm厚钢板加工而成，所述器身为2 4mm厚钢板加工而成。优选地，紧贴所述平衡注铅钢管设有直径100mm的注铅钢管，所述注铅钢管的头部为斜口形。本实用新型的沙质推移质采样器，体积小巧、入水阻力小，适合大水深、高流速及沙卵石河床的沙质推移质采样。
图1为本实用新型的第一优选实施例沙质推移质采样器的主视结构示意图。图2为图1中的沙质推移质采样器的俯视结构示意图。图3为本实用新型的第二优选实施例沙质推移质采样器的结构示意图。图4为图3中的沙质推移质采样器的俯视结构示意图。图5为第一、第二实施例中的沙质推移质采样器的实测输沙率相关图。图6为第一、第二实施例中的沙质推移质采样器的实测泥沙颗粒级配对比表。
具体实施方式为更好地理解本实用新型，以下将结合附图和具体实例对本实用新型进行详细的说明。请参阅图1和图2，本实用新型的第一优选实施例所提供的沙质推移质采样器包括护板1、前盖门2、支柱3、加重铅块4、开关支架5、锤击杠杆6、拉绳7、冲沙门8、滑块9、后盖门10、垂直尾翼11、水平尾翼12、浮筒13、平衡注铅钢管14、器身15、前门拉簧16、连接块17、悬吊架18、插销19及压簧20。沙质推移质采样器总长1845mm，重126Kg。沙质推移质采样器的器口底部为护板I。护板I前宽后小近似矩形(见图2)，可以减少沙质推移质采样器在松软床面产生的下陷。头部加重铅块4为流线形。开关支架5设置在器身15上，用于安装锤击杠杆6。器身15的前后分别设有前盖门2和后盖门10。垂直尾翼11主要作用是控制采样器方向，使采样器口门在水中始终正对水流方向(图中V所示方向)。水平尾翼使采样器在上提和下放过程中保持平衡。浮筒13浮力约2.5Kg，可使器口易于伏贴河床。器身15的两侧为平衡注铅钢管14，主要起加重和平衡作用。连接块17用于连接两段拉绳7，连接块17 —端的拉绳7通过支柱3与前盖门2相连，连接块17另一端的拉绳7与后盖门10上的滑块9连接。悬吊架18设置在器身15的中部，用于整个沙质推移质采样器的起放，插销19设置在锤击杠杆6前端，主要起固定连接块17作用，压簧20设置在后盖门10上，用于后盖门10关闭。器身15由2_不锈钢板制成，顺序包括前段、扩散段和尾段三个部分。前段为进水管，呈矩形，截面积基本相等，进水口宽X高为lOOXlOOmm。器身15的扩散段向四周扩张，起集沙和产生负压作用。扩散段的顶部为弧形曲线，与渐变管相似，使水流不在顶部产生旋涡。尾段为出口端，出口宽200mm、高90mm，尾墙高180mm。[0028]采样时，冲沙门8关闭，前、后盖门2、10张开成水平状，并用插销19固定。采样结束后，米用锤击方式锤击杠杆6,使锤击杠杆6上的插销19受力上提拔出，并籍前门拉簧16的拉力，使前盖门2紧闭，同时滑块9向前被拉出，在后盖门10上的压簧20作用下使后盖门10紧闭。为更好地加强实地使用效果，可对上述沙质推移质采样器进行进一步的改进。请参阅图3和图4，本实用新型的第二优选实施例所提供的沙质推移质采样器包括护板1、前盖门2、支柱3、加重铅块4、开关支架5、锤击杠杆6、拉绳7、冲沙门8、滑块9、后盖门10、垂直尾翼11、水平尾翼12、浮筒13、平衡注铅钢管14、器身15、前门拉簧16、连接块17、悬吊架18、插销19及压簧20、注铅钢管21及后门拉簧22。第二优选实施例相较第一优选实施例中的沙质推移质米样器，改进之处主要在护板I和器身15的厚度、仪器加重及增加后门拉簧22三个方面。
第一优选实施例中，器身15由2_不锈钢板制成，器身较薄，在沙卵石河床采样时左右两壁易变形，特别是受床面卵石顶压时底板极易向上凸，从而使器内过水面积减小，进口流速降低，影响沙样的正常采集。此外，由于钢板较薄，焊缝处易撕裂，器身不封闭，仪器不能产生正常的负压，从而也影响采样器的进口流速系数和沙样的正常采集，采集到的沙样也容易从撕裂处漏掉。仪器变形、损坏后，由于器身四周封闭，现场修复十分困难。增加器身15和护板I厚度是仪器抗变形的主要手段。但是，过度增加厚度，必然会使采样器的阻力大大增加，从而使采样效率显著减小。要使改进后的采样器保持原仪器采样效率较高等优点，器身15和护板I不能做得过厚。经试验，器身15由原来的2mm改至4mm,护板I由4_改为6mm,可基本满足采样器强度要求。仪器增重主要可采用两种方法:一是将采样器背部加重铅块4的尾部在保持流线型的基础上，适当加长加厚，可增重9Kg ;二是在仪器两侧各增加一根直径IOOmm的注铅钢管21，可增重80Kg。为减小阻力，该注铅钢管21的头部作成斜口形，紧靠器身固定在平衡注铅钢管14上，固定位置以采样器入水后保持水平为原则。经过上述改进后，第二沙质推移质采样器的总重达到215Kg，较之前增加了 95Kg，增重约44.2%。增设一对斜设的后门拉簧22可杜绝后盖门10闭合不严造成漏水漏沙的情况。拉簧22的一端固定在后盖门10上，另一端连接在器身15上。当采样器关闭时，可借助后门拉簧22的拉力使后盖门10紧闭。为建立第一、第二优选实施例中沙质推移质采样器的关系，在寸滩、奉节水文站进行比测试验。比测时，寸滩站选择的垂线为起点距477、536m两线，奉节站为起点距310m —线进行，每次连续取样30点，每比测15点后交换两个采样器的左右位置，以测组的均值作为比测成果，以克服推移质脉动和消除横向不均匀性的影响。为满足定线和相关分析的需要，寸滩、奉节站各比测30次，测次安排在大、中、小输沙率。(一)采样效率关系根据比测成果，点绘第一、第二优选实施例中的采样器的实测单宽输沙率关系见图5。从图5可以看出，点群呈狭窄带状分布，趋势明显。经t检验，寸滩、奉节站点据无系统偏离。通过点群重心适线，得两仪器实测输沙率关系为:qb2 = 0.783 !°53( I )式(I)可改写为
权利要求1.一种沙质推移质采样器，其特征在于:所述采样器包括护板、前盖门、锤击杠杆、拉绳、后盖门、滑块、垂直尾翼、水平尾翼、浮筒、器身、连接块、悬吊架及插销，所述护板设置在所述器身的前方底部，所述前盖门和后盖门分别设置在所述器身的前后，所述滑块可移动地插入所述器身顶部的插盒内并压住所述后盖门上的手柄使所述后盖门保持开启，所述锤击杠杆设置在所述器身上并通过插销与所述连接块相连，所述连接块连接与所述前盖门相连的所述拉绳和与所述滑块相连的所述拉绳，所述垂直尾翼和水平尾翼设置在所述器身的后方，所述悬吊架设置在所述器身上，所述器身从前至后顺序包括前段、扩散段和尾段，所述前段为矩形截面的进水管，所述扩散段向四周扩张以集沙并产生负压，所述尾段为出口段。
2.根据权利要求1所述的沙质推移质采样器，其特征在于:所述采样器进一步包括前门拉簧，所述前门拉簧一端连接所述前盖门，另一端连接在所述器身上。
3.根据权利要求2所述的沙质推移质采样器，其特征在于:所述采样器进一步包括压簧和后门拉簧，所述压簧设置在所述后盖门上压紧所述后盖门使其关闭，所述后门拉簧一端连接所述后盖门，另一端连接在所述器身上。
4.根据权利要求1所述的沙质推移质采样器，其特征在于:所述采样器进一步包括平衡注铅钢管，所述平衡注铅钢管分布在所述器身的两侧。
5.根据权利要求4所述的沙质推移质采样器，其特征在于:所述采样器进一步包括加重铅块，所述加重铅块设置在所述器身的前段上方。
6.根据权利要求1所述的沙质推移质采样器，其特征在于:所述扩散段的顶部为渐变弧形曲线使水流不在顶部产生旋涡。
7.根据权利要求1所述的沙质推移质采样器，其特征在于:所述护板为前宽后小的类矩形形状。
8.根据权利要求1所述的沙质推移质采样器，其特征在于:所述器身的前段的进水口宽X高为IOOmmX 100mm，所述尾段的出口宽X高为200mmX90mm。
9.根据权利要求8所述的沙质推移质采样器，其特征在于:所述护板为remm厚钢板加工而成，所述器身为2 4_厚钢板加工而成。
10.根据权利要求9所述的沙质推移质采样器，其特征在于:紧贴所述平衡注铅钢管设有直径100_的注铅钢管，所述注铅钢管的头部为斜口形。
专利摘要一种沙质推移质采样器，包括护板、前盖门、锤击杠杆、拉绳、后盖门、滑块、垂直尾翼、水平尾翼、浮筒、器身、连接块及悬吊架，护板设置在器身的前方底部，前盖门和后盖门分别设置在器身的前后，滑块可移动地插入器身顶部的插盒内并压住后盖门上的手柄使后盖门保持开启，锤击杠杆设置在器身上并通过插销与连接块相连，连接块连接与前盖门相连的拉绳和与滑块相连的拉绳，垂直尾翼和水平尾翼设置在器身的后方，悬吊架设置在器身上，器身从前至后顺序包括前段、扩散段和尾段，前段为矩形截面的进水管，扩散段向四周扩张以集沙并产生负压，尾段为出口段。本实用新型的沙质推移质采样器，体积小巧、入水阻力小，适合大水深、高流速及沙卵石河床的沙质推移质采样。
文档编号G01N1/20GK203025018SQ201220736119
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者刘德春, 朱君国, 赵东, 官学文, 肖中, 罗以生, 代文良, 杨世林, 彭万兵, 李俊, 曹磊, 钟杨明 申请人:长江水利委员会水文局