CN104501881A - 一种地表径流流量测定及分流采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地表径流流量测定及分流采样装置，包括有沉砂管、U型导管、水量计量表、分流采样室和径流收集箱，所述沉砂管上设置有出水口，所述出水口设置有水位定位管，所述水位定位管与U型导管的一侧连通，所述U型导管的一侧上设置水量计量表，所述U型导管的另一侧与分流采样室连通，所述径流收集箱上设置有进水口，所述进水口与分流采样室的底部连通。本发明利用U型导管将沉砂管内径流引入分流采样室分流，极大地减少采样水量的情况下实现稳定分流，准确记录流量以及保持采样的准确性，不仅占地面积小、建设简易、工程量小，并且易于清洗维护，使用周期长。本发明作为一种地表径流流量测定及分流采样装置可广泛应用于农业环境领域。

Description

一种地表径流流量测定及分流采样装置

技术领域

本发明涉及农业环境领域，尤其是一种地表径流流量测定及分流采样装置。

背景技术

农业肥料面源污染正成为世界发达国家和发展中国家共同关心的一个重大问题，也逐步成为现代农业和社会可持续发展的重大课题。滇池、五大湖泊、三峡库区等流域地区80年代以来施肥数量大幅度的增长，2000～2001 年平均达到368 kg 和154 kg，为全国同期平均水平(183 kg 和54 kg)的2～4 倍。对31个省20 余种作物的调查显示，菜果花农田上单季作物氮化肥纯养分用量平均为569～2 000 kg·ha^-1，为普通大田作物的数倍甚至数十倍，而作物氮素吸收总量一般不超过400 kg·ha^-1，氮肥利用率仅10%左右，成为流域水体富营养化最大的潜在影响因素之一。根据中国国家环保局在太湖、巢湖、滇池、三峡库区等流域的调查，工业废水对总氮、总磷的贡献率仅占10%～16%，而生活污水和农田的氮、磷流失是水体富营养化的主要原因。研究地表径流中氮磷等各类污染物的流失规律，对协调农业生产与水环境保护问题具有重要意义。

目前中国各流域和区域进行的农业面源污染控制的科技基础性工作严重不足，其中一个重要原因农田面源污染前期工程建设等投入较大，科研经费相对不足。

国内外在研究地表径流污染物流失规律主要通过微观试验进行，通过长期主要通过多年的连续原位监测，测量监测田间不同处理的地表径流的体积，检测不同氮、磷形态的浓度，研究区域内选择一块面积不大，能代表研究区域各类特征的封闭性或半封闭性试验区，通过长期监测试验区地表径流的水量及各种污染物的浓度。这种方法可以减轻工作量，费用也较低，监测的结果能够较准确反映研究区域的地表径流污染物的客观流失规律，比较适合于我国科研经费少的实际，因此得到广泛应用。

目前，微观试验法的径流量测定及径流液采集装置一般由径流池及其它辅助设备组成，该方法是将试验区产生的全部径流液收集至径流池，通过测量径流池水深计算径流量，然后采集部分径流液用于测定地表径流中污染物的含量，这种径流池装置能够准确测量试验区的径流量，收集的径流液混匀后取部分可用于测定污染物的浓度，得到的监测结果也能够代表整个试验区的污染物浓度。径流收集池是农田研究中必不可少的一个装置，需要在农田中进行较大的工程建设。但实际应用过程中存在三点不足：（1）径流池的容积需要根据试验区能产生的最大径流量确定，因此径流池容积要求设计足够大，这使得建设工程占地面积较多；（2）径流池面积大，径流池抽水清洗等操作过程费时费工，操作不便；（3）特别是降雨量大、地下水位浅的南方地区，径流池长期运行后，易发生渗漏，使径流池中水失去代表性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种体积小、低成本的既能准确计量径流流量、又能连续稳定分流采集径流液的地表径流流量测定及分流采样装置。

本发明所采用的技术方案是：一种地表径流流量测定及分流采样装置，包括有沉砂管、U型导管、水量计量表、分流采样室和径流收集箱，所述沉砂管上设置有出水口，所述出水口设置有水位定位管，所述水位定位管与U型导管的一侧连通，所述U型导管的一侧上设置水量计量表，所述U型导管的另一侧与分流采样室连通，所述径流收集箱上设置有进水口，所述进水口与分流采样室的底部连通。

进一步，所述U型导管的一侧与水位定位管通过三通管连通，所述水量计量表设置于三通管的下方。

进一步，所述水量计量表竖直方向的三通管的两个竖直管的两个端口装有堵头。

进一步，所述水位定位管的一端呈开口向下的L型设置于沉砂管内，所述开口覆有一层过滤网。

进一步，所述沉砂管底部的侧壁设置有泥沙收集清理口以及配合该清理口的盖子。

进一步，所述U型导管的另一侧通过一水平延长段导管与分流采样室连通，所述水平延长段导管低于水位定位管的高度。

进一步，所述水量计量表低于水平延长段导管的高度。

进一步，所述分流采样室的底部设置有均匀分布的6-30个分流孔，所述分流孔中的一个通过软管与径流收集箱上的进水口连通，所述分流孔的位置高于径流收集箱上的进水口。

进一步，所述分流孔上设置有L型硬质导流管，所述硬质导流管的入水端平行设置于分流采样室底部，所述硬质导流管的入水口朝向分流采样室内壁，所述硬质导流管的出水端垂直设置于分流采样室底部。

进一步，所述径流收集箱上设置有箱盖，所述箱盖上设置有气压平衡管,所述箱底有装有排水阀排水管。

本发明的有益效果是：本发明利用U型导管将沉砂管内径流引入分流采样室进行分流，极大地减少采样水量的情况下实现稳定分流，准确记录流量以及保持了采样的准确性，不仅占地面积小、建设简易、工程量小，并且易于清洗维护，使用周期长。

附图说明

图1为本发明装置的具体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

参照图1，一种地表径流流量测定及分流采样装置，包括有沉砂管1、U型导管2、水量计量表3、分流采样室4和径流收集箱5，所述沉砂管1上设置有出水口，所述出水口设置有水位定位管6，所述水位定位管6与U型导管2的一侧连通，所述U型导管2的一侧上设置水量计量表3，所述U型导管2的另一侧与分流采样室4连通，所述径流收集箱5上设置有进水口，所述进水口与分流采样室的底部连通。

所述沉砂管1为圆柱形不透水容器，直径为15-30cm，高度为50-200cm，沉砂管1内与出水口相对应的对面内壁的上方2-8cm设置有径流入水口，直径为20-100mm，并设置有与地表排水管对接的长度为10-20cm的径流入水管；U型导管2的直径为2-6cm，水量计量表3的规格与U型导管2的管径大小相匹配；分流采样室4为直径15-30cm、高度为25-50cm的圆柱形容器。

进一步作为优选的实施方式，所述U型导管2的一侧与水位定位管6通过三通管连通，所述水量计量表3设置于三通管的下方，因此流入分流采样室的径流都将先通过水量计量表计数。

进一步作为优选的实施方式，所述水量计量表3竖直方向的三通管的两个竖直管的两个端口装有堵头14。

可将所述两个端口装有堵头14拆卸下，并通过一个端口注入清水对水量计量表3进行清洗，保证水量计量表3计量准确、使用寿命长。

进一步作为优选的实施方式，所述水位定位管6的一端呈开口向下的L型设置于沉砂管1内，所述开口覆有一层过滤网。

开口向下的设置方式以及过滤网都能有效地防止水面漂浮物进入U型导管2，从而保护水量计量表3以及防止导管堵塞。

进一步作为优选的实施方式，所述沉砂管1底部的侧壁设置有泥沙收集清理口7以及配合该清理口的盖子8。

泥沙收集清理口7的直径为9-12cm。

进一步作为优选的实施方式，所述U型导管2的另一侧通过一水平延长段导管与分流采样室4连通，所述水平延长段导管低于水位定位管6的高度，保证水量计量表3在充满水、有流速条件下运转。

所述水平延长段导管的出水口设置在分流采样室4上方水平方向的中心位置。

进一步作为优选的实施方式，所述水量计量表3低于水平延长段导管的高度。

进一步作为优选的实施方式，所述分流采样室4的底部设置有均匀分布的6-30个分流孔9，所述分流孔9中的一个通过软管与径流收集箱5上的进水口连通，所述分流孔9的位置高于径流收集箱5上的进水口。

所述软管为硅胶软管；由于分流孔9均匀分布，因此理论上从分流孔9流出的径流水成分均相同，从而保证了采样的准确性。

进一步作为优选的实施方式，所述分流孔9上设置有L型硬质导流管10，所述硬质导流管10的入水端平行设置于分流采样室4底部，所述硬质导流管10的入水口朝向分流采样室4内壁，所述硬质导流管10的出水端垂直设置于分流采样室4底部。

所述硬质导流管10的管径为5-30mm。

进一步作为优选的实施方式，所述径流收集箱5上设置有箱盖11，所述箱盖上设置有气压平衡管12和排水阀排水管13。

试验区产生地表径流时，经过田间滤网，较大颗粒物和杂物，特别是杂草等，通过与沉砂管1连接的入水口进入沉砂管，泥沙被沉积在沉砂管1底部，径流水通过水位定位管6过滤漂浮物，径流水进入U型导管2，U型导管2充满水后，水量计量表3开始计量读数，水流进分流采样室4，导流管流出径流水通过软管流进径流收集箱中。田间径流结束后，读取水量计量表3读数，将箱中径流液混匀，用样品瓶采集带回实验室分析。根据泥沙量，可选打开沉砂管1下方的盖子8，清除泥沙并称重保存。每采完一次水样，选择打开水量计量表3两侧导管的堵头，用少量清水冲洗水量计量表3，保证其计量准确、使用寿命长。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种地表径流流量测定及分流采样装置，其特征在于：包括有沉砂管、U型导管、水量计量表、分流采样室和径流收集箱，所述沉砂管上设置有出水口，所述出水口设置有水位定位管，所述水位定位管与U型导管的一侧连通，所述U型导管的一侧上设置水量计量表，所述U型导管的另一侧与分流采样室连通，所述径流收集箱上设置有进水口，所述进水口与分流采样室的底部连通。

2.根据权利要求1所述的一种地表径流流量测定及分流采样装置，其特征在于：所述U型导管的一侧与水位定位管通过三通管连通，所述水量计量表设置于三通管的下方。

3.根据权利要求2所述的一种地表径流流量测定及分流采样装置，其特征在于：所述水量计量表竖直方向的三通管的两个竖直管的两个端口装有堵头。

4.根据权利要求1所述的一种地表径流流量测定及分流采样装置，其特征在于：所述水位定位管的一端呈开口向下的L型设置于沉砂管内，所述开口覆有一层过滤网。

5. 根据权利要求1所述的一种地表径流流量测定及分流采样装置，其特征在于：所述沉砂管底部的侧壁设置有泥沙收集清理口以及配合该清理口的盖子。

6.根据权利要求1所述的一种地表径流流量测定及分流采样装置，其特征在于：所述U型导管的另一侧通过一水平延长段导管与分流采样室连通，所述水平延长段导管低于水位定位管的高度。

7.根据权利要求6所述的一种地表径流流量测定及分流采样装置，其特征在于：所述水量计量表低于水平延长段导管的高度。

8.根据权利要求1所述的一种地表径流流量测定及分流采样装置，其特征在于：所述分流采样室的底部设置有均匀分布的6-30个分流孔，所述分流孔中的一个通过软管与径流收集箱上的进水口连通，所述分流孔的位置高于径流收集箱上的进水口。

9.根据权利要求8所述的一种地表径流流量测定及分流采样装置，其特征在于：所述分流孔上设置有L型硬质导流管，所述硬质导流管的入水端平行设置于分流采样室底部，所述硬质导流管的入水口朝向分流采样室内壁，所述硬质导流管的出水端垂直设置于分流采样室底部。

10.根据权利要求1所述的一种地表径流流量测定及分流采样装置，其特征在于：所述径流收集箱上设置有箱盖，所述箱盖上设置有气压平衡管,所述箱底有装有排水阀排水管。