CN110208221A - 一种缓流水体便携式水体透明度测量装置及测定方法 - Google Patents
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Abstract
一种缓流水体便携式水体透明度测量装置及测定方法，包括：塞氏盘结构、刻度测量杆、水平仪和刻度尺模块结构，刻度测量杆底部与塞氏盘结构连接，水平仪与刻度测量杆上端连接，刻度尺模块结构设于刻度测量杆内部。其中，塞氏盘结构包括：塞氏盘、同心平衡水压圆环条、固定螺栓、塞氏盘固定孔和连接杆。本发明与传统技术相比，通过在塞氏盘上增设同心平衡水压圆环条来平衡盘体上下面水压压差和降低水体阻力，大大降低测量时塞氏盘发生断裂破碎的几率，延长其使用寿命，方便现场测量人员；加装刻度尺模块结构，既可通过测量杆的刻度来读数，也可以通过浮块和刻度尺模块的量尺来读数，大大减轻测量人员工作强度。
Description
技术领域
本发明涉及水体透明度测量领域，具体涉及一种缓流水体便携式水体透明度测量装置及测定方法。
背景技术
在河湖水环境监测中，水体透明度是水质常规监测指标之一，是一项检验水体环境质量和水质优劣程度的最直接感观指标，它反映了水体透光能力的强弱，与水体中悬浮泥沙浓度、悬浮物物质和有色溶解性物质含量等要素密切相关。水体透明度降低，不但会直接影响河湖水体的感官性状，也会直接影响水生植物和水生生物的生长和发育。目前，现有水体透明度现场测量技术和方法主要分为两类：第一类是以沿用已逾百年的塞氏盘(透明度盘)法为基础的测量及其改进方法，使用直径15～30cm黑白相间圆盘(一般为亚克力或PC材质)，通过细绳或铅丝穿系圆盘中心孔(系或不系铅锤、吊块等配重物)，将盘平放入水中逐渐下沉直至到刚好看不到盘面黑白相间色时停止，然后记录盘面下降深度即为水质透明度。第二类是以光学传感器或压力传感器为主测量方法，通过发光系统、视觉传感器或压力传感器来感知和测量光学信号或力学信号，以此来确定水体透明度。
以上两类方法各有优缺点和不足。第一类测量方法具有结构简单、操作方便、易于携带、简单直观等优点，也存在以下几方面主要缺点和不足：实际操作时受风浪、流速和水体浮力等因素影响，塞氏盘下水测量使用时会发生漂移问题，盘体、测绳或卷尺会倾斜，不能保持塞氏盘水平性，造成读数误差从而影响测量准确性；测绳、卷尺、铅锤、吊块等配重物使用时不易收放，经常发生缠绕，影响测量进度；在测量较深水深时，受水压影响盘体塞氏盘在升降过程中易发生断裂破碎，使用寿命短，给现场测量人员带来不便。第二类测量方法具有测量快速、相对误差小、减轻测量人员工作强度等优点，也存在以下几方面主要缺点和不足：检测装置设计过于复杂，设备购置和后期维护费用较高；不同水体透明度的主要影响因素不同，使得水体光学性质、悬浮物和溶解物质组成等方面存在较大差异，用同一套光学传感器或压力传感器为主测量方法测得的数据使得不同水体间数据比较可靠性大大降低。从以上分析来看，为便于水体透明度进行横向比较和测量方便易操作两个方面综合考量，基于塞氏盘的测量法对于河湖水体来说可能更为适宜，但需要克服其存在的不足和缺点，尽可能地降低读数误差和测量相对误差。
因此，如何提供一种简易、便捷、易操作、相对误差小的水体透明度测量装置，以提高测量准确度和精度，是目前本领域技术人员亟待解决的技术难题之一。
为了解决上述问题，我们做出了一系列改进。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种缓流水体便携式水体透明度测量装置及测定方法，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。
一种缓流水体便携式水体透明度测量装置，包括：塞氏盘结构、刻度测量杆、水平仪和刻度尺模块结构，所述刻度测量杆底部与塞氏盘结构连接，所述水平仪与刻度测量杆上端连接，所述刻度尺模块结构设于刻度测量杆内部；
其中，所述塞氏盘结构包括：塞氏盘、同心平衡水压圆环条、固定螺栓、塞氏盘固定孔和连接杆，所述同心平衡水压圆环条设于塞氏盘上，所述塞氏盘固定孔设于塞氏盘中心，所述塞氏盘通过固定螺栓、塞氏盘固定孔与连接杆刚性固定连接，所述连接杆与刻度测量杆底部焊接连接，所述塞氏盘与刻度测量杆为垂直结构，所述塞氏盘的材质为亚克力、PC、PVC、轻质铝合金或不锈钢，所述塞氏盘的直径为15～30cm，所述同心平衡水压圆环条的宽度尺寸为0.5～1.0cm。
进一步，所述刻度测量杆包括：测量杆、刻度读数、滤网、液位平衡孔和软式手握柄，所述刻度读数与测量杆表面连接，所述滤网与测量杆底部连接，所述液位平衡孔设于测量杆上，所述软式手握柄与测量杆上端连接，所述测量杆为中空结构，所述测量杆的材质为亚克力、PC、PVC、轻质铝合金或不锈钢，所述测量杆的直径为2～5cm，所述液位平衡孔240的直径为5～20mm，所述软式手握柄的材质为可调节长度的布带条。
进一步，所述水平仪为带刻度的圆形万向水平泡，所述水平仪的直径为1～5cm。
进一步，所述刻度尺模块结构包括：刻度尺模块和浮块，所述刻度尺模块与浮块上部连接，所述浮块设于滤网上端，所述浮块为具有浮力的圆块状固体结构，所述浮块的材质为泡沫塑料、泡沫铝、轻质木材或聚烯烃，所述浮块的直径为1.5～4.0cm，所述刻度尺模块的材质为泡沫塑料、轻质木材或聚烯烃材料。
进一步，所述塞氏盘优选轻质铝合金或不锈钢材质，所述测量杆优选轻质铝合金或不锈钢材质。
一种缓流水体便携式水体透明度测量装置的测定方法包括以下步骤：
步骤一：将塞氏盘和连接杆通过固定螺栓进行刚性固定；
步骤二：调整测量杆上软式手握柄长度，使手握舒适便于测量；
步骤三：垂直刻度测量杆，使塞氏盘缓慢伸入待测水体中，浮块开始上浮，刻度尺模块缓慢升出测量杆管口；
步骤四：至塞氏盘黑白分区逐渐下沉直至到刚好看不到时停止，观察和确认圆形万向水平泡位于中部时，记录浮块刻度尺数据或测量杆刻度液面读数，记录水质透明度；
步骤五：测量结束，提升刻度测量杆，松开固定螺栓，待测量杆内积水排空后将塞氏盘、测量杆等收纳放回仪器箱。
本发明的有益效果：
本发明与传统技术相比，通过在塞氏盘上增设同心平衡水压圆环条来平衡盘体上下面水压压差和降低水体阻力，大大降低测量时塞氏盘发生断裂破碎的几率，延长其使用寿命，方便现场测量人员；加装刻度尺模块结构，既可通过测量杆的刻度来读数，也可以通过浮块和刻度尺模块的量尺来读数，简易便捷，操作简单，大大减轻测量人员工作强度。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明塞氏盘结构的结构示意图。
附图标记：
塞氏盘结构100、塞氏盘110、同心平衡水压圆环条120、固定螺栓130、塞氏盘固定孔140和连接杆150。
刻度测量杆200、测量杆210、刻度读数220、滤网230、液位平衡孔240和软式手握柄250。
水平仪300、刻度尺模块结构400、刻度尺模块410和浮块420。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
实施例1
图1为本发明的结构示意图。图2为本发明塞氏盘结构的结构示意图。
如图1和图2所示，一种缓流水体便携式水体透明度测量装置包括：塞氏盘结构100、刻度测量杆200、水平仪300和刻度尺模块结构400，刻度测量杆200底部与塞氏盘结构100连接，水平仪300与刻度测量杆200上端连接，刻度尺模块结构400设于刻度测量杆200内部；
其中，塞氏盘结构100包括：塞氏盘110、同心平衡水压圆环条120、固定螺栓130、塞氏盘固定孔140和连接杆150，同心平衡水压圆环条120设于塞氏盘110上，塞氏盘固定孔140设于塞氏盘110中心，塞氏盘110通过固定螺栓130、塞氏盘固定孔140与连接杆150刚性固定连接，连接杆150与刻度测量杆200底部焊接连接，塞氏盘110与刻度测量杆200为垂直结构，塞氏盘110的材质为亚克力、PC、PVC、轻质铝合金或不锈钢，塞氏盘110的直径为15～30cm，同心平衡水压圆环条120的宽度尺寸为0.5～1.0cm。
刻度测量杆200包括：测量杆210、刻度读数220、滤网230、液位平衡孔240和软式手握柄250，刻度读数220与测量杆210表面连接，滤网230与测量杆210底部连接，液位平衡孔240设于测量杆210上，软式手握柄250与测量杆210上端连接，测量杆210为中空结构，测量杆210的材质为亚克力、PC、PVC、轻质铝合金或不锈钢，测量杆210的直径为2～5cm，液位平衡孔240的直径为5～20mm，软式手握柄250的材质为可调节长度的布带条。
水平仪300为带刻度的圆形万向水平泡，水平仪300的直径为1～5cm。
刻度尺模块结构400包括：刻度尺模块410和浮块420，刻度尺模块410与浮块420上部连接，浮块420设于滤网230上端，浮块420为具有浮力的圆块状固体结构，浮块420的材质为泡沫塑料、泡沫铝、轻质木材或聚烯烃，浮块420的直径为1.5～4.0cm，刻度尺模块410的材质为泡沫塑料、轻质木材或聚烯烃材料。
塞氏盘110优选轻质铝合金或不锈钢材质，测量杆210优选轻质铝合金或不锈钢材质。
在本实施例中，塞氏盘110为轻质铝合金材质，其直径为20cm。塞氏盘110通过固定螺栓130、塞氏盘固定孔140与连接杆150进行刚性固定连接，连接杆150与刻度测量杆200底部焊接相连，固定后塞氏盘110与刻度测量杆200保持垂直。
塞氏盘110在黑白四个扇区分区处各对称裁切两条同心平衡水压圆环条120，宽度尺寸为1.0cm，共计对称8条同心平衡水压圆环条。
刻度测量杆200为轻质铝合金材质，直径4cm，总长120cm，其底部设有直径为4cm的滤网230，阻挡住浮块420掉落出测量杆210管内；刻度测量杆200上有刻度读数220，底部通透便于液面变化，最上部钻设2个液位平衡孔240，其孔直径为10mm。
软式手握柄250设置于刻度测量杆200最上部，为帆布材质，总长20cm，可调节长度。
水平仪300为直径4cm的带刻度圆形万向水平泡，通过固定环固定于刻度测量杆200上端，在测量时观察水平泡是否在圆盘中间以确定测量杆210垂直程度，提高读数精确度。
浮块420和刻度尺模块410位于刻度测量杆管内，浮块420为泡沫塑料圆块，直径3.5cm；刻度尺模块410为轻质木材薄片量尺，宽2.5cm，总长100cm，以毫米为刻度读数单位。
使用该缓流水体便携式水体透明度测量装置的主要步骤如下：
步骤一：将塞氏盘110和连接杆150通过固定螺栓130进行刚性固定；
步骤二：调整测量杆210上软式手握柄250长度，使手握舒适便于测量；
步骤三：垂直刻度测量杆200，使塞氏盘110缓慢伸入待测水体中，浮块420开始上浮，刻度尺模块410缓慢升出测量杆210管口；
步骤四：至塞氏盘110黑白分区逐渐下沉直至到刚好看不到时停止，观察和确认圆形万向水平泡位于中部时，记录浮块420刻度尺数据或测量杆210刻度液面读数，记录水质透明度；
步骤五：测量结束，提升刻度测量杆200，松开固定螺栓130，待测量杆210内积水排空后将塞氏盘110、测量杆210等收纳放回仪器箱。
(1)本发明提供的塞氏盘水压平衡孔改进优化方案，通过盘面上巧妙的同心平衡水压圆环条120来平衡盘体上下面水压压差和降低水体阻力，同时不影响黑白盘的目测效果，大大降低测量时塞氏盘发生断裂破碎的几率，延长其使用寿命，方便现场测量人员。
(2)本发明提供的塞氏盘数据读取方案，既可通过测量杆210的刻度来读数，也可以通过浮块420和刻度尺模块的刻度读数220来读数，实现了简易两种模式读数，实施方式比较灵活，可根据现场测量实际情况选取某一种读数方式。
(3)本发明所提出的测量方式和测量仪结构简便、实用，避免了以往测量时塞氏盘和测绳漂移和倾斜、配重物操作繁琐、测绳缠绕等不足，测量时携带方便、组装快捷，单人即可实现水体透明度的准确数据快速读取，大大减轻了测量人员的工作强度。
以上对本发明的具体实施方式进行了说明，但本发明并不以此为限，只要不脱离本发明的宗旨，本发明还可以有各种变化。
Claims (6)
1.一种缓流水体便携式水体透明度测量装置，其特征在于，包括：塞氏盘结构(100)、刻度测量杆(200)、水平仪(300)和刻度尺模块结构(400)，所述刻度测量杆(200)底部与塞氏盘结构(100)连接，所述水平仪(300)与刻度测量杆(200)上端连接，所述刻度尺模块结构(400)设于刻度测量杆(200)内部；
其中，所述塞氏盘结构(100)包括：塞氏盘(110)、同心平衡水压圆环条(120)、固定螺栓(130)、塞氏盘固定孔(140)和连接杆(150)，所述同心平衡水压圆环条(120)设于塞氏盘(110)上，所述塞氏盘固定孔(140)设于塞氏盘(110)中心，所述塞氏盘(110)通过固定螺栓(130)、塞氏盘固定孔(140)与连接杆(150)刚性固定连接，所述连接杆(150)与刻度测量杆(200)底部焊接连接，所述塞氏盘(110)与刻度测量杆(200)为垂直结构，所述塞氏盘(110)的材质为亚克力、PC、PVC、轻质铝合金或不锈钢，所述塞氏盘(110)的直径为15～30cm，所述同心平衡水压圆环条(120)的宽度尺寸为0.5～1.0cm。
2.根据权利要求1所述的一种缓流水体便携式水体透明度测量装置，其特征在于：所述刻度测量杆(200)包括：测量杆(210)、刻度读数(220)、滤网(230)、液位平衡孔(240)和软式手握柄(250)，所述刻度读数(220)与测量杆(210)表面连接，所述滤网(230)与测量杆(210)底部连接，所述液位平衡孔(240)设于测量杆(210)上，所述软式手握柄(250)与测量杆(210)上端连接，所述测量杆(210)为中空结构，所述测量杆(210)的材质为亚克力、PC、PVC、轻质铝合金或不锈钢，所述测量杆(210)的直径为2～5cm，所述液位平衡孔(240)的直径为5～20mm，所述软式手握柄(250)的材质为可调节长度的布带条。
3.根据权利要求1所述的一种缓流水体便携式水体透明度测量装置，其特征在于：所述水平仪(300)为带刻度的圆形万向水平泡，所述水平仪(300)的直径为1～5cm。
4.根据权利要求1所述的一种缓流水体便携式水体透明度测量装置，其特征在于：所述刻度尺模块结构(400)包括：刻度尺模块(410)和浮块(420)，所述刻度尺模块(410)与浮块(420)上部连接，所述浮块(420)设于滤网(230)上端，所述浮块(420)为具有浮力的圆块状固体结构，所述浮块(420)的材质为泡沫塑料、泡沫铝、轻质木材或聚烯烃，所述浮块(420)的直径为1.5～4.0cm，所述刻度尺模块(410)的材质为泡沫塑料、轻质木材或聚烯烃材料。
5.根据权利要求1所述的一种缓流水体便携式水体透明度测量装置，其特征在于：所述塞氏盘(110)优选轻质铝合金或不锈钢材质，所述测量杆(210)优选轻质铝合金或不锈钢材质。
6.一种缓流水体便携式水体透明度测量装置的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将塞氏盘(110)和连接杆(150)通过固定螺栓(130)进行刚性固定；
步骤二：调整测量杆(210)上软式手握柄(250)长度，使手握舒适便于测量；
步骤三：垂直刻度测量杆(200)，使塞氏盘(110)缓慢伸入待测水体中，浮块(420)开始上浮，刻度尺模块(410)缓慢升出测量杆(210)管口；
步骤四：至塞氏盘(110)黑白分区逐渐下沉直至到刚好看不到时停止，观察和确认圆形万向水平泡位于中部时，记录浮块(420)刻度尺数据或测量杆(210)刻度液面读数，记录水质透明度；
步骤五：测量结束，提升刻度测量杆(200)，松开固定螺栓(130)，待测量杆(210)内积水排空后将塞氏盘(110)、测量杆(210)等收纳放回仪器箱。
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- 2019-06-25 CN CN201910552818.7A patent/CN110208221A/zh active Pending
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