CN100494957C - 小流域暴雨径流自动采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种以直接的方式收集和计量任意时段的水流样品并自动记录的小流域暴雨径流自动采集系统，其特征在于采集系统是由抽水、分流和采集三部分机构组成，抽水机构包括一个设置于小流域出口处量水堰观测井内的抽水泵和浮球控制行程开关；分流机构包括对应导水管的下方框架上设置的电机、行程开关、延时继电器J、扭杆开关控制的分水控制盘；采集机构包括框架上设置的分水盘，分水盘上均布的分水槽，每一分水槽开孔与下方的一个集水杯连通。本发明与传统水样收集方法相比自动化程度高，管理方便，更适于野外试验样品和数据的采集。
Description
技术领域
本发明涉及到一种与山地小流域径流收集系统配套的小流域暴雨径流自动采集系统，主要应用于较强自然降雨条件下土壤侵蚀与水土流失的试验，属于水土保持的小型水利工程设备技术领域。
背景技术
土壤侵蚀中的径流含沙量是衡量水土流失的重要参数之一，水流中含沙量的测定对土壤侵蚀研究和水土流失治理具有重要意义。含沙量测量方法在测量之前均需要对径流进行采样，并且采样的好坏直接影响测量结果的精度。目前应用于径流采样的方法与系统主要是测桶法及多孔分流系统，属于集总式测量，这种采集方法所用设备简单，运行管理方便，能够完成一次降雨过程中小流域侵蚀总量的测定；但是，随着生态环境科学，以及流域水文学的不断发展，需要对小流域径流过程及侵蚀过程进行分布式监测与管理，由于目前传统的采集方法不易对小流域径流进行分段化处理，尤其在降暴雨的情况下，很难对小流域侵蚀的动态过程进行自动连续监测，传统的径流采样方法所引起的系统误差已不能满足日新月异的科学需要。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，结合小流域土壤侵蚀模拟研究的需求，提出了一种结构简单，连续进行水样采集和记录的小流域暴雨径流自动采集系统，以实现小流域暴雨径流及时、准确、动态的自动采集。
本发明的技术方案是这样实现的：这种小流域暴雨径流自动采集系统，在设定面积的小流域上设置量水堰，并于端部设置观测井、堰板和引水管，引水管下方设置径流分流采集装置，引水管一端插入量水堰，另一端下方设置分水管(6)，所述径流分流采集装置是由抽水、分流和采集三部分机构组成；
抽水机构包括一个设置于小流域出口处量水堰观测井内的水泵和浮球阀控制的抽水行程开关，降雨期间水位达到采样设定值，水泵启动抽水，引水管向分水管的漏斗内供水；
分流机构包括电机、分水行程开关、延时继电器J和扭杆开关控制的分水控制盘，电机、分水行程开关、延时继电器J和扭杆开关设置在对应引水管的下方框架上，其中，分水控制盘是由第一齿轮、第二齿轮、齿轮转盘、圆盘和分水管构成，第一齿轮、齿轮转盘和圆盘同轴设置，圆盘上设置分水管；
采集机构包括框架上设置的分水盘，分水盘上均布的分水槽，每一分水槽开孔与下方的一个集水杯连通；
采集过程是齿轮转盘在电机驱动下旋转，带动圆盘上的分水盘一起旋转，齿轮转盘每旋转一个齿停留一段时间，分水管向下方对应的分水槽内注入这段时间的水样，分水管转动一周，即可收集到降暴雨时小流域径流不同时段的水样。
所述的小流域暴雨径流自动采集系统，所述的分水行程开关的触点与齿轮转盘对应，电机驱动齿轮转盘旋转，齿轮转盘转动一格，分水行程开关的触点开合一次。
所述的小流域暴雨径流自动采集系统，扭杆开关设置于圆盘下方，圆盘上设置控制销触点与扭杆开关的扭杆对应，圆盘转动一周，扭杆开关闭合一次。
所述的小流域暴雨径流自动采集系统，所述的分水盘上分水槽与下方的一个集水杯通过软管连通。
所述的小流域暴雨径流自动采集系统，所述的水泵和电机的控制电路包括串联在水泵和电机电路上的分水行程开关、抽水行程开关和扭杆开关，与分水行程开关、抽水行程开关和扭杆开关并联的延时继电器J。
本发明提供了一种以直接的方式收集和计量任意时段的暴雨径流样品的采集系统。与传统水样收集方法相比自动化程度高，管理方便，与现有事件记录仪或数据采集器相比，结构简单、运行管理方便，更适于野外试验样品和数据的采集。
附图说明
图1是小流域暴雨径流自动采集系统的结构示意图
图2是图1的俯视图
图3是图1的A-A视图
图4是图1的B-B视图
图5是图1的C局部放大图
图6是图5的俯视图
图7是本实用新型的电路控制部分的示意图
图中：
1、框架2、采样杯3、软管4、面板5、分水槽6、分水管7、分水行程开关8、9、齿轮10、控制销11、电机12、齿轮转盘13、扭杆开关14、分水盘15、浮球阀16、拉杆17、水泵18、堰板19、引水管20、抽水行程开关21、分水孔22、圆盘23、观测井24、量水堰导流墙25、扭杆
具体实施方式
图1所示，本发明的小流域暴雨径流自动采集系统是在设定面积的小流域上设置量水堰，并于端部设置观测井、堰板和引水管，引水管下方对应位置设置抽水、分流和采集三部分机构组成，其中抽水机构是由在量水堰内设置的水泵17和观测井23内设置的浮球阀15和抽水行程开关20构成，水泵在两种情况下停止抽水，1、量水堰中的水位下降至浮球阀拉杆16与抽水行程开关20不能接触；2、采集机构完成一个采集周期，即分水控制盘旋转一周。
图1、2、3、4、5所示分流机构是由电机11、分水行程开关7、延时继电器J驱动定时转动的分水控制盘组成，分水控制盘转动一周即完成一个采集周期，再由扭杆开关13控制电机11停止。
分水控制盘是由齿轮9、齿轮8和与齿轮8同轴设置的齿轮转盘12、圆盘22以及分水管6构成的，电机11驱动齿轮转盘12每转动一个齿，触动分水行程开关7的触点一次，分水行程开关7断开，电机暂停，同时由延时继电器J设定暂停时间，电机再次运转时齿轮转盘又转动一个齿，如此往复运转，分水管6即可在分水盘14的每一个分水槽5内连续注入单位时间的水样。
图1、5所示水样采集机构是分水盘14圆周均布很多个分水槽5，每一个分水槽都有软管3连通到框架1下方设置的采样杯2，当分水管6旋转一周，即完成一个采样周期，此时设置于圆盘22上的控制销10将扭杆开关13的触点打开，电机停止运转，同时水泵17也停止抽水。在下一个采样周期开始时，可人工将控制销10向上拔出，使扭杆25复位。
本发明的水样采集过程是：降雨期间水位达到采样设定值，水泵17启动抽水，引水管19向分水管6的漏斗内供水，同时分水管6在电机11驱动下旋转，齿轮转盘12每旋转一个齿停留的时间，对应分水槽5得到这一时段的水样，分水管6转动一周，即可收集到降暴雨时小流域径流不同时段的水样。
图6所示本发明的电路控制部分示意图，延时继电器J和行程开关都有市售商品，在此无需赘述。
在实际应用中，设定齿轮转盘12的齿数和分水盘14的分水槽数5，再设定继电器J的延时时间，即可分别得到单位时间采集的水样，对小流域径流在大雨中水土流失情况作出分析测定。
本发明列举的实施例旨在进一步地阐述这种小流域暴雨径流自动采集系统的技术方案，而不对本发明的保护范围构成任何限制。本发明实例和经由本发明权利要求书1-5所述均可得到这种小流域暴雨径流自动采集系统。
Claims (5)
1、小流域暴雨径流自动采集系统，在设定面积的小流域上设置量水堰，并于端部设置观测井(23)、堰板(18)和引水管(19)，引水管下方设置径流分流采集装置，引水管一端插入量水堰，另一端下方设置分水管(6)，其特征在于：所述径流分流采集装置是由抽水、分流和采集三部分机构组成；
抽水机构包括一个设置于小流域出口处量水堰观测井(23)内的水泵(17)和浮球阀(15)控制的抽水行程开关(20)，降雨期间水位达到采样设定值，水泵(17)启动抽水，引水管(19)向分水管(6)的漏斗内供水；
分流机构包括电机(11)、分水行程开关(7)、延时继电器J和扭杆开关(13)控制的分水控制盘，电机(11)、分水行程开关(7)、延时继电器J和扭杆开关(13)设置在对应引水管(19)的下方框架上，其中，分水控制盘是由第一齿轮(8)、第二齿轮(9)、齿轮转盘(12)、圆盘(22)和分水管(6)构成，第一齿轮(8)、齿轮转盘(12)和圆盘(22)同轴设置，圆盘上设置分水管(6)；
采集机构包括框架上设置的分水盘(14)，分水盘上均布的分水槽(5)，每一分水槽开孔(21)与下方的一个集水杯(2)连通；
采集过程是齿轮转盘(12)在电机(11)驱动下旋转，带动圆盘(22)上的分水盘(6)一起旋转，齿轮转盘(12)每旋转一个齿停留一段时间，分水管(6)向下方对应的分水槽(5)内注入这段时间的水样，分水管(6)转动一周，即可收集到降暴雨时小流域径流不同时段的水样。
2、根据权利要求1所述的小流域暴雨径流自动采集系统，其特征在于：所述的分水行程开关(7)的触点与齿轮转盘对应，电机驱动齿轮转盘旋转，齿轮转盘转动一格，分水行程开关(7)的触点开合一次。
3、根据权利要求2所述的小流域暴雨径流自动采集系统，其特征在于：扭杆开关设置于圆盘(22)下方，圆盘(22)上设置控制销(10)触点与扭杆开关的扭杆(25)对应，圆盘转动一周，扭杆开关闭合一次。
4、根据权利要求1所述的小流域暴雨径流自动采集系统，其特征在于所述的分水盘上分水槽(5)与下方的一个集水杯(2)通过软管(3)连通。
5、根据权利要求2所述的小流域暴雨径流自动采集系统，其特征在于所述的水泵(17)和电机(11)的控制电路包括串联在水泵和电机电路上的分水行程开关(7)、抽水行程开关(20)和扭杆开关(13)，与分水行程开关(7)、抽水行程开关(20)和扭杆开关(13)并联的延时继电器J。
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