CN112033759A - 计量采样装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种计量采样装置，包括汇流装置、支撑架、翻斗盒和分流液收集容器，汇流装置顶部设置有汇流口，底部设置有导流口，翻斗盒中间设置分隔板且顶部开口，分隔板将翻斗盒分割成两个储水槽，储水槽的端部均设置有出水口，储水槽中线处设置分流口，出水口的最低处不高于所述储水槽底板的内底面，分流口下端连接分流管，翻斗盒与支撑架转动连接，限位件限制翻斗盒转动角度，分流收集桶开有入水口，分流管可插入入水口，分流管插入入水口前，储水槽中的水不会经过分流口。本发明还公开一种基于上述计量采样装置的计量采样方法，本发明提供的计量采样装置及方法可以对任意流量、任意不间断流动或间断流动的径流/淋溶水同步进行计量和采样。
Description
技术领域
本发明涉及农业面源污染防治、水土保持与植被恢复生态技术领域，特别是涉及一种径流/淋溶同步计量采样的方法及装置。
背景技术
打好农业面源污染防治攻坚战，确保农产品产地环境安全，是实现我国粮食安全和农产品质量安全的现实需要，是促进农业资源永续利用、改善农业生态环境、实现农业可持续发展的内在要求。做好农田径流/淋溶流失水体中氮、磷以及其他影响水体富营养化或污染指标的监测是农业面源污染监测的一个重要技术环节。同时，监测径流/淋溶水体也是水土保持、植被恢复等生态技术领域的一个重要的技术手段。
目前对径流/淋溶水的计量和采样一般采用大小口径分流的装置，其方法是采用大口径分流管收集径流/淋溶水，由大口径分流管出水口引出两个或两个以上口径均小于大口径分流管的小口径分流管，所有小口径分流管截面总面积与大口径分流管截面面积相等，此装置体积大，而且只能在满足满管流的条件下才能实现均匀分流，不能实现对任意流量、任意不间断流动或间断流动的径流/淋溶水同步计量和采样。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术问题，提供一种计量采样装置及方法，即可以对任意流量、任意不间断流动或间断流动的径流/淋溶水同步进行计量和采样。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种计量采样装置，包括汇流装置、支撑架、翻斗盒和分流液收集容器，所述汇流装置顶部设置有汇流口，底部设置有导流口，所述翻斗盒顶部开口，所述翻斗盒中间设置分隔板，所述导流口位于所述分隔板正上方，所述分隔板将所述翻斗盒分割成两个储水槽，两个所述储水槽远离所述分隔板的端部均设置有出水口，至少一个所述储水槽在远离所述分隔板的端部中线处设置分流口，所述储水槽底板为平板，所述出水口的最低处不高于所述储水槽底板的内底面，所述分流口下端连接分流管，所述翻斗盒底部中间位置与所述支撑架转动连接，所述翻斗盒在限位件的限制作用下每次转动角度相同，所述分流收集桶开设有入水口，所述分流管能够随着所述翻斗盒转动插入所述入水口，所述分流管插入所述入水口前，所述储水槽中的水不会经过所述分流口。
优选的，所述翻斗盒底部中间位置固定设置有转轴，所述转轴水平转动连接于支撑架上。
优选的，所述分流收集桶上方设置有支撑板，所述支撑架固定设置于所述支撑板上，所述支撑板上开设有分流收集口，所述分流收集口位于所述入水口正上方，所述分流管能够穿过所述分流收集口插入所述入水口。
优选的，所述支撑板上设有水平珠，所述支撑板与多个支撑柱连接，所述支撑柱用于调节所述支撑板水平。
优选的，所述支撑柱为螺杆，所述支撑板上设有多个螺母，各所述螺母与所述支撑板固定连接，各所述螺杆与一个所述螺母螺纹连接。
优选的，所述分流收集口上部固定围设一环形挡件。
优选的，所述分流口是圆孔。
优选的，汇流装置为汇流漏斗。
优选的，各所述储水槽上均设置有一个所述分流口，各所述分流口处均固定连接一个所述分流管，所述支撑板上开设有两个所述分流收集口，所述分流收集桶上开设有两个所述入水口，且两个所述分流口、两个所述分流收集口、两个所述入水口、两个所述分流管分别关于所述转轴对称。
本发明提供一种计量采样方法：包括以下步骤
S1、将所述的计量采样装置放置于径流/淋溶水流经地形的断面下方，使所述径流/淋溶水流入所述汇流装置；
S2、调整所述支撑架，使所述翻斗盒在所述转轴方向水平，并使所述翻斗盒的初始状态与水平面呈夹角设置；
S3、将所述分流液收集容器放置在所述支撑架下方，调整所述旋分流液收集容器，利用所述限位件限制翻斗盒旋转，使所述翻斗盒顺逆时针旋转的角度相同；
S4、所述翻斗盒的两个所述储水槽中处于较高位置的为收集储水槽，径流/淋溶水自所述汇流装置顶部开口进入至所述汇流装置，并经所述导流口流入所述收集储水槽，当所述收集储水槽中的所述径流/淋溶水到达额定值时，所述翻斗盒向所述收集储水槽方向倾倒，所述分流口按比例分取所述储水槽中的所述径流/淋溶水，并将分取的所述径流/淋溶水样收集到所述分流液收集容器中；
S5、重复S4至所述分流液收集容器内充满所述径流/淋溶水或至预定收集时间，完成对径流/淋溶水的采样；
S6、对所述分流液收集容器的水样进行称量和实验，将所述水样的称量数值乘以分取比例系数，得到经过所述汇流装置的总水量。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：包括汇流装置、支撑架、翻斗盒和分流液收集容器，翻斗盒中间设置分隔板，将其分成两个完全一样的储水槽，确保每个储水槽储水量相同且为额定值；两个储水槽远离分隔板的端部均设置有出水口，至少一个储水槽在远离分隔板的端部中线处设置分流口，汇流装置使收集的径流/淋溶水从导流口流入任意一个储水槽，翻斗盒底部中间位置与支撑架转动连接，当储水槽中的水达到额定值时，翻斗盒向该储水槽方向旋转，储水槽中的水重力为固定值，对翻斗盒的作用力和方向都相同，使每次翻斗盒旋转的速度都相同，限位件能够限制每次翻斗盒转动的角度相同，储水槽底板为平板，出水口的最低处不高于储水槽底板的内底面，对储水槽中的水流出储水槽时无阻碍效果，使分流口每次能够按比例分取储水槽中的水且水量相同；分流口下端连接分流管，分流管可随着翻斗盒转动插入入水口，分流管插入入水口前，储水槽中的水不会经过分流口，保证每次从分流管流入入水口的水量都相同，通过预实验测得翻斗盒倾倒一次，从分流口流入入水口的水量占一个储水槽储水量的比例，得到比例系数，利用分流液收集容器中称得的总量乘以比例系数，得到计量采样装置收集的总水量，实现了对任意流量、任意不间断流动或间断流动的径流/淋溶水同步进行计量和采样的效果。
进一步的，翻斗盒固定在转轴上，转轴水平连接于支撑架上，使翻斗盒沿转轴方向保持水平。
进一步的，翻斗盒倾倒时，分流管插入入水口，能够将分流口分取的径流/淋溶水全部收集到分流液收集容器中。
进一步的，通过调节支撑柱并且通过水平珠检测，使得支撑架水平，进而使转轴保持水平。
进一步的，采用螺母与螺杆结构调节支撑板水平，其结构简单，操作方便。
进一步的，分流收集口上部固定围设一环形挡件，防止支撑板上的水从分流收集口流入入水口，保证数据准确，同时，环形挡件可作为限位件，可以限定翻斗盒旋转的角度。
进一步的，在翻斗盒底部打圆形孔更为简单。
进一步的，使用汇流漏斗收集径流/淋溶水，其结构简单，方便拆卸。
进一步的，分流液收集容器为分流液收集桶。
进一步的，两个储水槽上均设置有一个分流口且分流口处均固定连接一个分流管，使翻斗盒顺逆时针转动均可以分取径流\淋溶水，提高计量采样装置的工作效率，两侧的分流管通过穿过分流收集口，插入入水口，将分取的径流\淋溶水收集到分流液收集容器中，保证计量的准确性。
进一步的，翻斗盒为对称结构，根据预实验测得翻斗盒倾倒时对应储水槽储水容量，该容量设为额定值。
本发明提供的计量采样方法通过将计量采样装置放置于径流/淋溶水流经地形的断面下方，便于汇流装置汇集径流/淋溶水；分流管插入入水口时翻斗盒顺逆时针转动的角度和速度相同，保证每次分流口分取的径流/淋溶水占储水槽中水量的比例相同；分流液收集容器放置在所述支撑架下方使分流口分取径流/淋溶水样更方便的流入分流液收集容器；收集储水槽中的径流/淋溶水达到额定值时就会向该收集储水槽一侧倾倒，限位件能够限制每次翻斗盒转动的角度相同，将等比例分取的径流/淋溶水收集到分流液收集容器中；不断使储水槽中的径流/淋溶水达到额定值，收集等比例径流/淋溶水，完成对径流/淋溶水的采样；分流液收集容器的水样进行称量，将称量数值乘以分取比例系数，得到经过汇流装置的总水量，从而实现了对任意流量、任意不间断流动或间断流动的径流/淋溶水同步进行计量和采样的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的计量采样装置示意图；
图2为本发明提供的计量采样装置翻斗盒与支撑架连接结构示意图；
图中：1-翻斗盒、2-支撑架、3-汇流装置、4-分隔板、5-分流口、6-分流管、7-导流口、8-汇流口、9-储水槽底板、10-转轴、11-环形挡件、12-入水口、13-支撑柱、14-分流液收集容器、15-支撑板、16-分流收集口、17-储水槽、18-出水口、19-水平珠
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种计量采样装置及方法，以解决现有技术存在的问题，即可以对任意流量、任意不间断流动或间断流动的径流/淋溶水同步进行计量和采样。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种计量采样装置，如图1～2所示，汇流装置3顶部设置有汇流口8，底部设置有导流口7，翻斗盒1顶部开口，翻斗盒1中间设置分隔板4，导流口7位于分隔板4正上方，分隔板4将翻斗盒1分割成两个储水槽17，两个储水槽17远离分隔板4的端部均设置有出水口18，至少一个储水槽17在远离分隔板4的端部中线处设置分流口5，储水槽储水槽底板9为平板，所述出水口18的最低处不高于所述储水槽底板的内底面，分流口5下端连接分流管6，翻斗盒1底部中间位置与支撑架2转动连接，翻斗盒1在限位件的限制作用下每次转动角度相同，分流收集桶14开设有入水口12，分流管6可随着翻斗盒1转动插入入水口12，分流管6插入入水口12前，储水槽17中的水不会经过分流口5。
本发明提供的计量采样装置，汇流装置3用于收集径流/淋溶水，径流/淋溶水通过导流口7流入储水槽17，翻斗盒1、支撑架2、分流管6和环形挡件关于转轴10对称，翻斗盒1转动使分流管6插入分流收集口16中，储水槽17中的径流/淋溶水自出水口流出，通过设置限位件限至翻斗盒1转动的角度，使得翻斗盒1顺逆时针转动的角度相同且固定，翻斗盒1的两个储水槽17形状和结构相同，进而储水量额定值相同，储水槽17中的径流/淋溶水达到额定值时，翻斗盒1向该储水槽17方向倾倒，储水槽17中径流/淋溶水的重力为固定值，所以作用在翻斗盒1上的力的大小和方向相同且固定，因此翻斗盒1顺逆时针转动的速度相同且固定，翻斗盒1倾倒时，分流口5按比例分取储水槽17中的径流/淋溶水，分流管6插入入水口12前，储水槽17中的水不会经过分流口5，因为翻斗盒1旋转的角度固定，旋转速度固定，储水槽17的储水量为额定值，所以每次翻斗盒1旋转时，从分流管6流入入水口12的水量都相同，通过预实验测得翻斗盒1倾倒一次，从分流口5流入入水口12的水量占一个储水槽17储水量的比例，得到比例系数；径流/淋溶水通过分流管6流入分流液收集容器14中，对分流液收集容器14中的径流/淋溶水进行称量，将称量的数值乘以比例系数得到得到计量采样装置收集的总水量，实现了对任意流量、任意不间断流动或间断流动的径流/淋溶水同步进行计量和采样。
于本发明一具体的实施例中，翻斗盒1底部中间位置固定设置有转轴10，转轴10水平转动连接于支撑架2上，翻斗盒1固定在转轴10上，转轴10水平连接于支撑架2上，使翻斗盒1沿转轴10方向保持水平。
于本发明一具体的实施例中，分流收集桶上方设置有支撑板15，支撑架2固定设置于支撑板15上，支撑板15上开设有分流收集口16，分流收集口16位于入水口12正上方，分流管6能够穿过分流收集口16插入入水口12。翻斗盒1倾倒时，分流管6插入入水口12，能够将分流口5分取的径流/淋溶水全部收集到分流液收集容器14中，保证数据准确。
于本发明一具体的实施例中，支撑板15上设有水平珠19，支撑板15与多个支撑柱13连接，支撑柱13用于调节支撑板15水平。通过调节支撑柱13并且通过水平珠19检测，使得支撑架2水平，进而使转轴10保持水平。
于本发明一具体的实施例中，支撑柱13为螺杆，支撑板15上设有多个螺母，各螺母与支撑板15固定连接，各螺杆与一个螺母螺纹连接。采用螺母与螺杆13结构调节支撑板15水平，其结构简单，操作方便。
于本发明一具体的实施例中，分流收集口16上部固定围设一环形挡件。环形挡件11能够防止支撑板15上的水从分流收集口16流入入水口12，保证计量数据准确，环形挡件优选焊接于分流收集口16外周，同时，环形挡件可作为限位件，可以限定翻斗盒旋转的角度。
于本发明一具体的实施例中，分流口5是圆孔，加工更为简单。
于本发明一具体的实施例中，限位件为环形挡件11，翻斗盒1转动时压在环形挡件11上部，使得翻斗盒1顺逆时针转动时转动的角度相同且固定。
于本发明一具体的实施例中，分流液收集容器14为分流液收集桶。
于本发明一具体的实施例中，两个储水槽17上均设置有一个分流口5且分流口5处均固定连接一个分流管6，使翻斗盒1顺逆时针转动均能够分取径流\淋溶水，提高计量采样装置的工作效率，两侧的分流管6通过穿过分流收集口16插入入水口12，将分取的径流\淋溶水收集到分流液收集容器14中，保证计量的准确性。
于本发明一具体的实施例中，翻斗盒1为对称结构，根据预实验测得翻斗盒1倾倒时对应储水槽17的储水容量，该容量设为额定值。
使用本发明提供的计量采样装置的计量采样方法：包括以下步骤：
S1、将的计量采样装置放置于径流/淋溶水流经地形的断面下方，使径流/淋溶水流入汇流装置3；
S2、调整支撑架2，使翻斗盒1在转轴10方向水平，并使翻斗盒1的初始状态与水平面呈夹角设置；
S3、将分流液收集容器14放置在支撑架2下方，调整分流液收集容器14，使入水口12位于分流收集口16正下方，利用环形挡件11限制翻斗盒旋转，使分流管6插入入水口12时翻斗盒1转动的角度相同；
S4、翻斗盒1的两个储水槽17中处于较高位置的为收集储水槽17，径流/淋溶水自汇流装置3顶部开口进入至汇流装置3，并经导流口7流入收集储水槽17，当收集储水槽17中的径流/淋溶水到达额定值时，翻斗盒1向收集储水槽17方向倾倒，分流口5按比例分取储水槽17中的径流/淋溶水，并将分取的径流/淋溶水样收集到分流液收集容器14中；
S5、重复S4至分流液收集容器14内充满径流/淋溶水或至预定收集时间，完成对径流/淋溶水的采样；
S6、对分流液收集容器14的水样进行称量和实验，将水样的称量数值乘以分取比例系数，得到经过汇流装置3的总水量。
本发明提供的计量采样装置及方法，收集储水槽17中的径流/淋溶水达到额定值时就会向该收集储水槽17一侧倾倒，通过使得每次分流口5分取的径流/淋溶水占储水槽17中水量的比例相同；将等比例分取的径流/淋溶水收集到分流液收集容器14中；不断使储水槽17中的径流/淋溶水达到额定值，收集等比例径流/淋溶水，完成对径流/淋溶水的采样；对分流液收集容器14的水样进行称量，将称量数值乘以分取比例系数，得到经过汇流装置3的总水量，实现了对任意流量、任意不间断流动或间断流动的径流/淋溶水同步进行计量和采样的效果。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种计量采样装置，其特征在于：包括汇流装置、支撑架、翻斗盒和分流液收集容器，所述汇流装置顶部设置有汇流口，底部设置有导流口，所述翻斗盒顶部开口，所述翻斗盒中间设置分隔板，所述导流口位于所述分隔板正上方，所述分隔板将所述翻斗盒分割成两个储水槽，两个所述储水槽远离所述分隔板的端部均设置有出水口，至少一个所述储水槽在远离所述分隔板的端部中线处设置分流口，所述储水槽底板为平板，所述出水口的最低处不高于所述储水槽底板的内底面，所述分流口下端连接分流管，所述翻斗盒底部中间位置与所述支撑架转动连接，所述翻斗盒在限位件的限制作用下每次转动角度相同，所述分流收集桶开设有入水口，所述分流管能够随着所述翻斗盒转动插入所述入水口，所述分流管插入所述入水口前，所述储水槽中的水不会经过所述分流口。
2.根据权利要求1所述的计量采样装置，其特征在于：所述翻斗盒底部中间位置固定设置有转轴，所述转轴水平转动连接于支撑架上。
3.根据权利要求1所述的计量采样装置，其特征在于：所述分流收集桶上方设置有支撑板，所述支撑架固定设置于所述支撑板上，所述支撑板上开设有分流收集口，所述分流收集口位于所述入水口正上方，所述分流管能够穿过所述分流收集口插入所述入水口。
4.根据权利要求3所述的计量采样装置，其特征在于：所述支撑板上设有水平珠，所述支撑板与多个支撑柱连接，所述支撑柱用于调节所述支撑板水平。
5.根据权利要求4所述的计量采样装置，其特征在于：所述支撑柱为螺杆，所述支撑板上设有多个螺母，各所述螺母与所述支撑板固定连接，各所述螺杆与一个所述螺母螺纹连接。
6.根据权利要求3所述的计量采样装置，其特征在于：所述分流收集口上部固定围设一环形挡件。
7.根据权利要求1所述的计量采样装置，其特征在于：所述分流口是圆孔。
8.根据权利要求1所述的计量采样装置，其特征在于：所述汇流装置为汇流漏斗。
9.根据权利要求3所述的计量采样装置，其特征在于：各所述储水槽上均设置有一个所述分流口，各所述分流口处均固定连接一个所述分流管，所述支撑板上开设有两个所述分流收集口，所述分流收集桶上开设有两个所述入水口，且两个所述分流口、两个所述分流收集口、两个所述入水口、两个所述分流管分别关于所述转轴对称。
10.一种基于权利要求1～9中任意一项所述的计量采样装置的计量采样的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将所述的计量采样装置放置于径流/淋溶水流经地形的断面下方，使所述径流/淋溶水流入所述汇流装置；
S2、调整所述支撑架，使所述翻斗盒在所述转轴方向水平，并使所述翻斗盒的初始状态与水平面呈夹角设置；
S3、将所述分流液收集容器放置在所述支撑架下方，调整所述分流液收集容器，利用所述限位件限制翻斗盒旋转，使所述翻斗盒顺逆时针旋转的角度相同；
S4、所述翻斗盒的两个所述储水槽中处于较高位置的为收集储水槽，径流/淋溶水自所述汇流装置顶部开口进入至所述汇流装置，并经所述导流口流入所述收集储水槽，当所述收集储水槽中的所述径流/淋溶水到达额定值时，所述翻斗盒向所述收集储水槽方向倾倒，所述分流口按比例分取所述储水槽中的所述径流/淋溶水，并将分取的所述径流/淋溶水样收集到所述分流液收集容器中；
S5、重复S4至所述分流液收集容器内充满所述径流/淋溶水或至预定收集时间，完成对径流/淋溶水的采样；
S6、对所述分流液收集容器的水样进行称量和实验，将所述水样的称量数值乘以分取比例系数，得到经过所述汇流装置的总水量。
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