專利名稱：室內水槽沙卵石推移質全斷面采樣裝置的制作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型屬于水利工程河流泥沙采樣裝置技術領域，具體地說，是一種針對室內水槽研究沙卵石推移質輸沙率變化過程的試驗全斷面采樣裝置。
二背景技術：
在水利工程技術領域中，推移質輸沙率的準確計算是河流泥沙理論研究、工程設計、模型試驗和河流模擬的前提和基礎。而推移質輸沙率的準確計算則要依賴于推移質輸沙率的準確取樣。
在山區(qū)性河流中，卵石推移質數量占了相當大的比例，如長江上游的岷江、都江堰河段，最大床沙粒徑達到了500mm，曾有人研究認為都江堰河段卵礫石推移質輸沙量每年在200萬噸左右(朱鑒遠，長江上游床沙變化和卵礫石推移質輸移研究，水力發(fā)電學報，1999，66(3)86-102。)。為了保證長江三峽工程正常運行，研究長江上游沙卵石推移質輸沙量、粒徑分布以及沿程分布就顯得極為重要，而輸沙率采樣是研究推移質運動機理的最為直接及有效的辦法。
在卵石推移質野外采樣方面，當前以網式和壓差式為主。網式在國內使用較多，一般適用于測取10mm以上的卵石推移質，它的進口流速系數一般為0.9左右，采樣效率較低，一般在8～25％之間，粒配代表性較差。而以美國HS采樣器為代表的壓差式采樣器，一般適用于測取60mm以下的卵石推移質，進口流速系數1.54，平均采樣效率100％，但HS-1型和HS-1a型的高水力效率可能造成沙質河床的水力淘刷、導致采樣偏多，推移質輸沙率的計算不準確(周剛炎，高煥錦，中國和美國的推移質泥沙采樣器野外比測試驗，泥沙研究，2000(5)28-31)。
而在室內水槽試驗推移質采樣方面，基本上沒有形成較為系統的理論基礎，也沒有相應的采樣裝置，通常是采用在水槽尾部開口的簡易方法，用形成的漏斗式接沙槽來計算輸沙率。該方法的不足之處主要有兩點其一是接沙開始時，漏斗口上游要形成急速拉沙，增加了采樣沙量，不能反映實際的輸沙率；其二，是接沙位置固定，無法了解水槽沿程的輸沙率變化。
另外，運用于野外的網式或壓差式推移質采樣器，不管是在置入河床或水槽的過程中，都會引起較大的局部水流變化，影響局部區(qū)域泥沙運動的原有特征，導致采樣不準確。
三
發(fā)明內容
本實用新型的目的是針對已有技術存在的問題，提供一種室內水槽的沙卵石推移質全斷面采樣裝置，該裝置適合于室內水槽沿程全斷面推移質采樣，具有阻水作用小、基本不改變原有水沙運動特征及高效率采沙等優(yōu)點。
本實用新型提供的室內水槽沙卵石推移質全斷面采樣裝置，其特征在于該裝置包括軌道車、采沙固定架和采沙網，軌道車由兩根平行的縱梁和兩根平行的橫梁連接的矩形框構成，框底沿縱梁長度方向兩邊各設置有與室內水槽沿邊軌道相匹配的軌道連接件；采沙固定架由連接框、錨定桿和采沙網固定桿組成，連接框與軌道車矩形框匹配，活動連接于軌道車的矩形框內，錨定桿和采沙網固定桿各四根，錨定桿和采沙網固定桿一一配對并使其下端連為一體，且通過錨定桿的上部固定于連接框四角；采沙網通過其上的套圈套接于采沙網固定桿底部。
使用時，先將軌道車通過其底部的軌道連接件安置于與室內水槽沿邊的軌道上，然后將采沙固定架安裝在軌道車的矩形框內，最后將采沙網通過其上的套圈套接于采沙網固定桿底部，即可進行實驗采樣。
為了減少采樣裝置置入水槽的過程中對水沙運動的影響，并使運動泥沙能完全收集于采沙網中，本實用新型采用了以下技術措施1、采沙網采用軟式網，便于貼緊水槽底面，收集泥沙；2、采沙網網孔的尺寸設計至少為1厘米，使之在落入槽底的過程中，不影響水沙運動；3、位于本裝置出水端一側的采沙網網端部設置有至少兩根卷網繩，該卷網繩可分別栓接于采沙固定架同側的錨定桿上，以使采沙網后部略微提起，防止收集的運動泥沙又被流水帶走，影響測試的準確性；4、在位于本裝置進水端一側的采沙網網端部設置有錨垂，該錨垂可使采沙網前端緊貼水槽底面，不被流水沖帶卷起，且能適應凹凸不平的底部。
為了使本實用新型能滿足采集不同粒徑泥沙研究的需求和適應高度、寬度不同的水槽，以擴大本實用新型的使用面，本實用新型還采用了以下進一步的技術措施將采沙網設計為可由2～5層疊放的軟式網組成，按疊放后從上至下的順序，其第一層采沙網網孔尺寸均為1厘米，第2～5層采沙網網孔的基本尺寸也為1厘米，但第2～5層采沙網網孔的經線以第一層采沙網網孔經線為基準，按從左向右或從右向左同一方向每張網依次以2、4、6、8毫米的距離錯位，同時緯線也以第一層采沙網網格的緯線為基準，按從上向下或從下向上同一方向每張網依次以2、4、6、8毫米的距離錯位，使疊放后的軟式網的網孔尺寸按采沙網的層數以2毫米的尺寸逐漸縮小；最下層采沙網網端部設置有至少兩根卷網繩，該卷網繩分別栓接于采沙固定架同側的錨定桿上，而位于本裝置進水端一側的第一層采沙網網端部設置有錨垂。
將軌道車兩根平行的橫梁設計為伸縮梁，該梁斷開分為兩段，斷頭端部開有定位孔，中間通過兩端部開有等距定位孔或定位滑孔的伸縮板配合，用連接件活動連接；采沙固定架的連接框的兩橫桿同時為伸縮桿，伸縮桿由同心套接的兩長桿構成，在內桿抽拉一端的外桿壁上有一定位銷。
錨定桿的上部外同心套接有空心桿，錨定桿通過該固連于采沙固定架連接框上的空心桿和其外壁上的定位銷與采沙固定架活動連接。
本實用新型具有以下優(yōu)點1、由于本實用新型可以平穩(wěn)地置入水槽中，不會引起較大的局部水流變化，影響局部區(qū)域泥沙運動的原有特征，因而不僅解決了現有技術存在的采樣不準確，無法了解水槽沿程的輸沙率變化等問題，而且還填補了室內水槽沒有推移質全斷面采樣裝置的空白。
2、由于本實用新型的結構設計屬于框架結構，其軌道車、采沙固定架和錨定桿還可在橫向、垂向進行伸縮調節(jié)，因而不僅結構簡單，重量輕，而且還可對不同尺度水槽的任意全斷面運動的推移質進行采樣，適用面廣，采樣反映全面，可達到最大采樣范圍及最大采樣能力。
3、由于本實用新型的采沙網為軟式網，且網孔基本尺寸確定恰當，因而在垂向放網時，對水流擾動最小，大大減少了對水槽內水沙特性的影響。
4、由于本實用新型的采沙網可以為多層疊加網，因而不僅可以根據采集不同粒徑范圍的推移質泥沙的要求，在2～5層范圍內進行組合選擇，使用靈活，能滿足最小采樣粒徑的要求，而且在采集粒徑較小的泥沙時，也不會因網孔小，導致在放網過程中對水流產生擾動，進而對水槽水沙特性產生影響。
5、在本實用新型使用的多層疊加網中，當其2～5層采沙網網孔的經線以第一層采沙網網孔經線為基準，按從左向右同一方向每張網依次以2、4、6、8毫米的距離錯位安排，并將這種安排的多層疊加網的左邊作為出水端時，其網尾部的上層網孔正好為大孔徑網，因而減少了軟式網尾部蓄沙后對采沙段產生的壅水，使采樣更能反映實際情況。
6、由于本實用新型采沙網的進水端設計有錨垂，出水端設計有卷網繩，因而既能使采樣器進口軟網與水槽床面緊密結合，保證斷面來沙全部被采集，又能防止采集的來沙不被水流再帶走，影響采樣結果。
7、由于本實用新型的錨定桿與采沙網固定桿一一配對地設計為下端連為一體的結構，因而使用時能滿足其穩(wěn)定性的要求。
四

圖1為本實用新型的一種立體結構示意圖；圖2為本實用新型的另一種立體結構示意圖；圖3為軌道車及伸縮梁的一種立體結構示意圖；圖4為軌道車及伸縮梁的另一種立體結構示意圖；圖5為軌道車的軌道連接件的一種結構示意圖；圖6為軌道車的軌道連接件的另一種結構示意圖；圖7為采沙固定架的立體結構示意圖；圖8為采沙網依次安放于采沙固定架的立體結構示意圖；圖9為從上至下1～5層各層采沙網的網孔結構和疊放后的平面結構示意圖。
五具體實施方式
以下結合附圖給出實施例并對本實用新型進行具體描述。有必要在此指出的是以下實施例只用于對本實用新型作進一步說明，不能理解為對本實用新型保護范圍的限制，該領域的專業(yè)技術人員根據上述本實用新型的內容做出的一些非本質的改進和調整，仍屬于本實用新型的保護范圍。
實施例1如圖1所示，本實施裝置主要包括軌道車1、采沙固定架10和采沙網19。
軌道車1由兩根平行的縱梁2和兩根平行的橫梁4連接的矩形框構成，縱梁2和橫梁4本實施例采用角鋼制成。兩根平行的縱梁2相背的豎向邊上各自開有兩個止口3，采沙固定架10通過該止口3與軌道車1相連。為了使本裝置能適用不同寬度的水槽，兩根平行的橫梁4本實施例設計為伸縮梁，該梁斷開分為兩段，斷頭端部開有定位孔6，中間通過兩端部開有等距定位孔6的伸縮板5配合，用連接件，如螺釘活動連接，見圖3。軌道車1矩形框框底沿縱梁2長度方向兩邊各設置有與室內水槽導軌25相匹配的軌道連接件8，本實施例軌道連接件8為軌道輪，如圖5所示，為了防止軌道輪8采樣時滑動，在其旁側安裝有一個止滑螺釘9。
采沙固定架10由連接框11、錨定桿16和采沙網固定桿18組成，如圖1、7所示。連接框11與軌道車1矩形框匹配，并通過兩縱桿12上各自設置的與軌道車兩縱梁2上止口3匹配的止桿13活動連接于軌道車1的矩形框內。為了與軌道車1兩根平行的伸縮橫梁4匹配，采沙固定架10的連接框11的兩橫桿14也設計為伸縮桿，伸縮桿由同心套接的兩長桿構成，在內桿抽拉一端的外桿壁上有一定位銷15。錨定桿16和采沙網固定桿18各四根，錨定桿16和采沙網固定桿18一一配對并使其下端連為一體，且通過錨定桿16的上部固定于連接框11四角?？紤]水槽的不同，其深度也有所不同，本實施例錨定桿16也設計為可伸縮的，其結構形式是在錨定桿上部外同心套接一空心桿17，空心桿17固連于采沙固定架連接框11上，穿在該空心桿17中的錨定桿16通過空心桿17外壁上的定位銷15與采沙固定架10活動連接。
采沙網19可由1～5層軟式網組成，該網用尼龍絲或細鐵絲制造，其網孔的基本尺寸設計不小于1厘米。本實施例的采沙網19按要求采樣泥沙最小粒徑為2毫米以上計，確定的網孔基本尺寸為1厘米時，應由5層疊放的軟式網組成，采沙網19通過其上的套圈20一張張?zhí)捉佑诓缮尘W固定桿18上，見圖8，并靠其自重滑至桿底及水槽床面，按疊放后從上至下的順序，其第一層采沙網19網孔尺寸均為1厘米，第2～5層采沙網19網孔的基本尺寸也為1厘米，但第2～5層采沙網19網孔的經線21以第一層采沙網網孔經線21為基準，按從左向右同一方向每張網依次以2、4、6、8毫米的距離錯位，同時緯線22也以第一層采沙網19網格的緯線22為基準，按從下向上的同一方向每張網依次以2、4、6、8毫米的距離錯位，使疊放后的軟式網的網孔尺寸按采沙網19的層數以2毫米的尺寸逐漸縮小，最后形成的網孔尺寸只有2毫米，見圖9。最下層采沙網19網端部設置有三根卷網繩23，該卷網繩23分別栓接于采沙固定架10同側的錨定桿16和連接框出水端橫桿的定位銷15上，而位于本裝置進水端一側的第一層采沙網19網端部設置有錨垂24，以達到密實采沙網進口使之緊貼水槽床面，使運動泥沙完全進入采沙網。
實施例2如圖2所示，本實施裝置主要包括軌道車1、采沙固定架10和采沙網19。
軌道車本實施例除橫梁為伸縮梁時，其配合的伸縮板5兩端部是開的定位滑孔7和軌道連接件8為軌道叉，如圖4和6所示外，其余部件的結構和連接關系同實施例1，略。
采沙固定架10的結構和連接關系同實施例1，略。
采沙網19本實施例由1層軟式網組成，該網用尼龍絲或細鐵絲制造，其網孔的尺寸按要求采樣泥沙最小粒徑為1厘米以上計，確定為1厘米。本實施例的采沙網19在位于本裝置出水端一側的網端部設置有三根卷網繩23，該卷網繩23分別栓接于采沙固定架10同側的錨定桿16和連接框出水端橫桿的定位銷15上，且位于本裝置進水端一側的網端部設置有錨垂24。
權利要求1.一種室內水槽沙卵石推移質全斷面采樣裝置，其特征在于該裝置包括軌道車(1)、采沙固定架(10)和采沙網(19)，軌道車(1)由兩根平行的縱梁(2)和兩根平行的橫梁(4)連接的矩形框構成，框底沿縱梁(2)長度方向兩邊各設置有與室內水槽導軌(25)相匹配的軌道連接件(8)；采沙固定架(10)由連接框(11)、錨定桿(16)和采沙網固定桿(18)組成，連接框(11)與軌道車(1)矩形框匹配，活動連接于軌道車(1)的矩形框內，錨定桿(16)和采沙網固定桿(18)各四根，錨定桿(16)和采沙網固定桿(18)一一配對并使其下端連為一體，且通過錨定桿(16)的上部固定于連接框(11)四角；采沙網(19)通過其上的套圈20套接落于采沙網固定桿(18)底部。
2.根據權利要求1所述的室內水槽沙卵石推移質全斷面采樣裝置，其特征在于采沙網(19)為軟式網，其網孔尺寸至少為1厘米，位于本裝置出水端一側的網端部設置有至少兩根卷網繩(23)，該卷網繩(23)分別栓接于采沙固定架(10)同側的錨定桿(16)上，位于本裝置進水端一側的網端部設置有錨垂(24)。
3.根據權利要求1所述的室內水槽沙卵石推移質全斷面采樣裝置，其特征在于采沙網(19)設計為由2～5層疊放的軟式網組成，按疊放后從上至下的順序，其第一層采沙網(19)網孔尺寸均為1厘米，第2～5層采沙網(19)網孔的基本尺寸也為1厘米，但第2～5層采沙網(19)網孔的經線(21)以第一層采沙網網孔經線為基準，按從左向右或從右向左的同一方向每張網依次以2、4、6、8毫米的距離錯位，同時緯線(22)也以第一層采沙網(19)網格的緯線為基準，按從上向下或從下向上的同一方向每張網依次以2、4、6、8毫米的距離錯位，使疊放后的軟式網的網孔尺寸按采沙網的層數以2毫米的尺寸逐漸縮??；最下層采沙網(19)網端部設置有至少兩根卷網繩(23)，該卷網繩(23)分別栓接于采沙固定架(10)同側的錨定桿(16)上，而位于本裝置進水端一側的第一層采沙網(19)網端部設置有錨垂(24)。
4.根據權利要求1或2或3所述的室內水槽沙卵石推移質全斷面采樣裝置，其特征在于軌道車(1)兩根平行的橫梁(4)為伸縮梁，該梁斷開分為兩段，斷頭端部開有定位孔(6)，中間通過兩端部開有等距定位孔(6)或定位滑孔(7)的伸縮板(5)配合，用連接件活動連接；采沙固定架(10)的連接框(11)的兩橫桿(14)同時為伸縮桿，伸縮桿由同心套接的兩長桿構成，在內桿抽拉一端的外桿壁上有一定位銷(15)。
5.根據權利要求1或2或3所述的室內水槽沙卵石推移質全斷面采樣裝置，其特征在于錨定桿(16)的上部外壁同心套接有空心桿(17)，錨定桿(16)通過該固連于采沙固定架連接框(11)上的空心桿(17)和其外壁上的定位銷(15)與采沙固定架(10)活動連接。
6.根據權利要求4所述的室內水槽沙卵石推移質全斷面采樣裝置，其特征在于錨定桿(16)的上部外壁同心套接有空心桿(17)，錨定桿(16)通過該固連于采沙固定架連接框(11)上的空心桿(17)和其外壁上的定位銷(15)與采沙固定架(10)活動連接。
7.根據權利要求1或2或3所述的室內水槽沙卵石推移質全斷面采樣裝置，其特征在于軌道車(1)的兩縱梁(2)上各自開有至少兩個止口(3)，采沙固定架(10)通過其連接框兩縱桿(12)上各自設置的與軌道車兩縱梁(2)上止口(3)匹配的止桿(13)與軌道車(1)相連；軌道連接件(8)為軌道叉或軌道輪。
8.根據權利要求4所述的室內水槽沙卵石推移質全斷面采樣裝置，其特征在于軌道車(1)的兩縱梁(2)上各自開有至少兩個止口(3)，采沙固定架(10)通過其連接框兩縱桿(12)上各自設置的與軌道車兩縱梁(2)上止口(3)匹配的止桿(13)與軌道車(1)相連；軌道連接件(8)為軌道叉或軌道輪。
9.根據權利要求6所述的室內水槽沙卵石推移質全斷面采樣裝置，其特征在于軌道車(1)的兩縱梁(2)上各自開有至少兩個止口(3)，采沙固定架(10)通過其連接框兩縱桿(12)上各自設置的與軌道車兩縱梁(2)上止口(3)匹配的止桿(13)與軌道車(1)相連；軌道連接件(8)為軌道叉或軌道輪。
專利摘要一種室內水槽沙卵石推移質全斷面采樣裝置，其特征在于該裝置包括軌道車、采沙固定架和采沙網，軌道車由縱梁和橫梁連接的矩形框構成，框底沿縱梁設置有與室內水槽導軌相匹配的軌道連接件；采沙固定架由連接框、錨定桿和采沙網固定桿組成，活動連接于軌道車的矩形框內，錨定桿和采沙網固定桿一一配對并使其下端連為一體，且通過錨定桿的上桿部固定于連接框四角；采沙網通過其上的套圈套接落于采沙網固定桿底部。該裝置結構簡單，重量輕，調節(jié)方便，使用靈活，可對不同尺度水槽的任意全斷面運動的推移質進行采樣，且置入水槽平穩(wěn)，不會影響局部區(qū)域泥沙運動的原有特征，采樣準確，填補了室內水槽推移質全斷面采樣裝置的空白。
文檔編號G01N1/12GK2927029SQ200620034980
公開日2007年7月25日 申請日期2006年7月20日 優(yōu)先權日2006年7月20日
發(fā)明者王協康, 曹叔尤, 劉興年 申請人:四川大學