CN113970456A - 一种航道近底流沙的取样装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种航道近底流沙的取样装置，其包括稳固底座、放置框架和数量至少为一个的收集机构，所述放置框架设于所述稳固底座上，所述收集机构包括固定框体、滤沙件和置沙件，所述固定框体设于所述放置框架上，所述滤沙件设于所述固定框体上，所述滤沙件设有进料端和出料端，所述置沙件可拆卸设于所述滤沙件的出料端。本申请具有适用大风天航道回淤过程中，收集近底不同深度流沙的效果。

Description

一种航道近底流沙的取样装置

技术领域

本申请涉及航道淤泥领域，尤其是涉及一种航道近底流沙的取样装置。

背景技术

港口、航道的开发与泥沙研究是当今河口海岸工程的热点。近底流沙是航道泥沙淤泥积的主要来源之一。由于两者都是近底层可移动泥沙，故统称为近底流沙。目前，通过观测方法来进行航道近底流沙水体含沙量观测，从而分析、研究特定气候条件下近底流沙水体含沙量垂线变化特定和运动规律提供基础数据。针对底流沙采样的方法一般为现场人工取样法，利用抓斗起重机的机械装置在现场取得流沙样品，然后将流沙样品在室内测定含沙量。

针对上述中的相关技术，发明人认为，抓斗起重机工作量较大，只能单点取样，流沙的收集效率较低；在遇到台风天气时，抓取起重机无法抓取大风过程中的流沙样品，抓斗起重机只能分别抓取台风前的流沙样品和台风后的流沙样品来分析大风天航道回淤的过程，研究出的结果会出现误差的问题。

发明内容

为了提高流沙的收集效率，本申请提供一种航道近底流沙的取样装置。

本申请提供的一种航道近底流沙的取样装置，采用如下的技术方案：包括稳固底座、放置框架和数量至少为一个的收集机构，所述放置框架设于所述稳固底座上，所述收集机构包括固定框体、滤沙件和置沙件，所述固定框体设于所述放置框架上，所述滤沙件设于所述固定框体上，所述滤沙件设有进料端和出料端，所述置沙件可拆卸设于所述滤沙件的出料端。

通过采用上述技术方案，放置框架带动取样装置逐渐竖直沉入航道的水域中，并最后架于近底，稳固底座同时也抵在航道底面上，对整个装置起到支撑的作用；当回淤掉到近底时，颗粒小的流沙通过过滤件进入到集沙料件内，后期将集沙料件中的沙料取出即可，即使在大风的环境下也能放置于近底进行沙料的收集，从而研究大风天航道回淤的过程中，水域含沙量变化的过程，为研究台风导航的回淤提供技术数据。

优选的，所述滤沙件为斗状体且进料端的直径大于出料端的直径，所述滤沙件的进料端设有盖板，所述盖板设有若干排列设置的粒径通孔。

通过采用上述技术方案，滤沙件用于筛选出淤泥中流沙，让流沙流入滤沙件内，将淤泥阻挡在外，由于滤沙件的出料口直径小于进料口至今，故滤沙件内会形成向下的水流，使得滤沙件内的流沙进入到置沙件内；当处于大风状态时，水流会加快，滤沙件的斗状结构能减少与水流的接触面积，从而提高滤沙件的稳固性。

优选的，所述置沙件包括瓶体和瓶颈，所述瓶颈的外表面设有外螺纹，所述滤沙件的出料端设有供所述瓶颈伸入的出料管，所述出料管的内壁设有配合所述外螺纹的内螺纹。

通过采用上述技术方案，置沙件与出料管的螺纹配合结构，实现了与滤沙件可拆卸方式，保证了瓶体与出料管连接处的密封性；通过对瓶体的旋转，就能立马将瓶体固定于出料管和旋出出料管，提高了拆装的便捷性。

优选的，所述放置框架包括下框体和支撑架，所述固定框体焊接于所述支撑架，所述下框体焊接于所述支撑架并位于所述置沙件的下方，所述下框体的面积大于所述固定框体的面积，所述支撑架设有位于所述下框体下方的支撑座，所述支撑座连接于所述稳固底座。

通过采用上述技术方案，固定框体和下框体形成了下大上小的结构，使得整体取料装置呈四棱台，使得取料装置上方的水流速度大于下方的水流速度，从而对整个取料装置有一个向下的压力，进而提高了取料装置的稳定性。

优选的，所述滤沙件与所述固定框体间设有连接板，所述连接板的一端焊接于所述盖板上，所述连接板的另一端通过第一紧固螺栓连接于所述固定框体。

优选的，所述滤沙件与所述固定框体间设有连接杆，所述连接杆的一端焊接于所述盖板上，所述连接杆的另一端设有固定片，所述固定片通过第二紧固螺栓连接于所述固定框体。

通过采用上述技术方案，当固定框体与滤沙件的位置较近，则通过连接板将滤沙件可拆卸安装于固定框体上，便于滤沙件的拆装更换；当固定框体与滤沙件之间处于较大距离时，通过连接杆和固定片将滤沙件可拆卸安装于固定框体上，若设置连接板，连接板上方容易堆积淤泥物，对连接板造成下压变形的问题，而连接杆的上方不易堆积淤泥物，不会造成下压变形的问题。

优选的，所述固定框体设有提取件，所述提取件包括螺纹杆、第一螺母和第二螺母，所述第一螺母设于固定框体远离所述滤沙件的一侧，所述螺纹杆一端贯穿所述第一螺母连接于所述固定框体，所述第二螺母设于所述螺纹杆的另一端。

通过采用上述技术方案，提取件用于绳索的捆绑，相对于直接捆绑在放置框架上，容易出现滑移的问题，导致取放时候不平稳。提取件的第一螺母和第二螺母能将绳索限位于螺纹杆上，不仅结构简单，操作方便，而且防止绳索偏移，使得采样装置在取放的过程更加稳定。

优选的，所述稳固底座包括水平设置的方形框体和设于方形框体每个外侧边的竖直板，所述方形框体的内侧边焊接于支撑座，相邻所述竖直板间设有空隙。

通过采用上述技术方案，方形框体的下表面抵在近底面上，长时间的放置使得上表面能堆积淤泥物，进一步加强了稳固底座的稳定性；当取样装置被提起时，堆积在方形框体上端的污泥物能从空隙掉出，使得提取过程中更加省力，也不易侧翻。

优选的，所述放置框架设有放置杆，所述放置杆两侧设有分别围绕支撑架的连接部，所述连接部焊接于所述支撑架。

通过采用上述技术方案，放置杆用于安装检测传感器，检测传感器用于对近底含沙量的连续观测，同时通过物理数据进行相互验证，进一步提高技术的可靠性；放置杆设于放置框架位于上方收集机构的一侧，能防止检测传感器被掩埋，能得到低浓度含沙量的理想数据。

为了提高台风情况下，航道回淤过程中数据的可靠性，本申请提供一种航道近底流沙的取样方法：包括如下步骤，取样前期，将滤沙件和置沙件进行清理后，将置沙件安装于滤沙件的出料端，将放置框架安装于吊运机上；取样中期，通过吊运机将取料装置竖直放入水域中，取料装置逐渐下降，最后稳固底座置于近底面上，在台风天航道的回淤过程中，近底形成的淤泥掉落到取样装置上，淤泥中的流沙进入到滤沙件内，最后沉淀于置沙件内；取料后期，通过吊运机将取样装置提起并收回，将置沙件从滤沙件上取下，对置沙件内的流沙进行收集取样，取料装置的置沙件重新安装于滤沙件后，再次放入航道近底中，进行下一轮流沙的收集。

通过采用上述技术方案，通过吊运机对取样装置进行收放操作，无需人力下水进行辅助调节，能适用于大风天收集航道回淤过程中流沙的取样，将收集后的流沙制成样品在室内进行测定含沙量， 为科研单位研究台风天航道的回淤提供相应的技术数据。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

取样装置能稳定的设于航道的近底上，在取放的过程中也无需人力进入水域中进行辅助调整。整体结构即使在遇到较急的水流时候，也能保持相对的稳定，能适用于大风天收集航道回淤过程的流沙，进而研究大风天航道回淤过程中含沙量变化的过程，为科研单位提高台风天航道回淤可靠的技术数据。

取样装置设有上下两层集料机构，每层集料机构能同时对不同深度的流沙进行收集，不仅收集效率高，而且提供了更多的数据，提高了后期检测数据的精确度。

取样装置整体的结构部分所用材料均为常规的钢制件和塑料件，取材容易，结构简单，生成制作方便；部件之间的拆卸结构便于后期维护和更换，提高了使用寿命。

附图说明

图1是本申请的整体机构示意图。

图2是本申请中位于放置框架上方的收集机构的结构拆分示意图。

图3是本申请中位于放置框架下方的收集机构的结构拆分示意图。

图4是本申请中稳固底座和放置框架的结构拆分示意图。

附图标记说明：1、放置框架；2、稳固底座；21、第一L型钢；22、第二L型钢；3、空隙；4、下框体；41、第三钢管；42、第四钢管；5、支撑架；51、第二钢管；6、支撑座；61、第五钢管；62、钢板；7、固定框体；71、第一钢管；8、滤沙件；81、斗状钢体；82、盖板；83、粒径通孔；9、置沙件；91、瓶体；92、瓶颈；93、外螺纹；94、出料管；10、连接板；11、第一紧固螺栓；12、连接杆；13、固定片；14、第二紧固螺栓；15、提取件；151、螺纹杆；152、第一螺母；153、第二螺母；16、放置杆；17、连接部。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种航道近底流沙的取样装置。

参照图1，一种航道近底的沙料取样装装置，包括稳固底座2、放置框架1和两个收集机构，放置框架1安装于稳固底座2的上端，两个收集机构分别可拆卸安装于放置框架1并上下并列设置。两个收集机构均包括固定框体7、滤沙件8和置沙件9，放置框架1包括下框体4和支撑架5。

参照图1和图2所示，滤沙件8为上小下大的斗状钢体81。固定框体7为四根第一钢管71头尾依次垂直围绕焊接而成，固定框体7焊接于放置框架1上，滤沙件8安装于固定框体7上。滤沙件8的上端为一体成型的圆形盖板82，滤沙件8的下端设有出料口，圆形盖板82上排列设有多个粒径通孔83，用于近底中流沙的通过。滤沙件8的下端安装有出料管94，出料管94为竖直的柱状钢管，柱状钢管的一端焊接于滤沙件8的出料口处，柱状钢管内设有连通于滤沙件8的通料槽。

参照图1和图2所示，置沙件9包括一体成型的瓶体91和瓶颈92，置沙件9为塑料材料，瓶颈92为柱状体，瓶颈92的外直径不大于通料槽。瓶颈92的外表面设有外螺纹93，通料槽的内壁设有配合外螺纹93的内螺纹，通过内外螺纹93的配合，可将瓶颈92旋入通料槽内进行固定，从而使得置沙件9的内腔体空间连通于滤沙件8的内腔体。

参照图1和图4所示，支撑架5上焊接有放置杆16，放置杆16两侧设有分别围绕支撑架5的连接部17，连接部17焊接于支撑架5。放置杆16用于安装检测传感器，检测传感器用于对近底含沙量的连续观测，同时通过物理数据进行相互验证。支撑架5包括四根分别安装于固定框体7四个角的第二钢管51，每个第二钢管51的一端焊接于固定框体7，另一端向远离上框体一侧倾斜朝下设置。下框体4包括分别连接于相邻第二钢管51的第三钢管41和连接于其中相对第三钢管41的第四钢管42，每个第二钢管51远离上框体的一端安装有支撑座6。支撑座6包括第五钢管61和钢板62，第五钢管61的一端竖直焊接于第二钢管51，第一钢板62焊接于第二钢管51远离第一钢管71的一端。

参照图1和图2所示，上方的收集机构与对应的每个第一钢管71之间安装有连接板10，连接板10为钢制板，连接板10的一端焊接于圆形盖板82的上端面，另一端通过第一紧固螺栓11固定于第一钢管71上。其中两根相对平行的第一钢管71上远离滤沙件8的一侧安装有提取件15，每个提取件15包括第一螺母152和螺纹杆151，第一螺母152固定于第一钢管71上，螺纹杆151的一端贯穿第一螺母152固定于第一钢管71上，螺纹杆151的另一端设有第二螺母153。螺纹杆151位于第一螺母152和第二螺母153间的未位置用于绳索的捆绑，第二螺母153对绳索进行限位固定。

参照图1和图3所示，下方的收集机构与对应每个第一钢管71之间安装有连接杆12，连接板10为吸钢制管，连接板10的一端焊接于圆形盖板82的上端面，另一端焊接有固定片13。固定片13的中端包裹住连接杆12，固定片13的两侧水平设置，固定片13的两侧分别设有螺纹通孔，通过第二紧固螺栓14贯穿螺纹通孔安装于第一钢管71上。

参照图1和图4所示，稳固底座2包括两根平行相对的第一L型钢21和两根平行相对的第二L型钢22，第一L型钢21和第二L型钢22的水平部远离竖直部的一端焊接于钢板62。两根第一L型钢21的两端均延伸出钢板62，剩下两根相对的第二L型钢22的两端垂直焊接于第一L型钢21的延伸出部位，使得第一L型钢21和第二L型钢22的水平部形成方形框体。每个第一L型钢21和第二L型杆的竖直板位于水平部远离放置框体的一侧，使得相邻竖直板形成空隙3。

本申请实施例还公开一种航道近底流沙的取样方法。

一种航道近底流沙的取样方法，包括如下步骤：

取样前期准备，将滤沙件8和置沙件9进行清理，确保盖板82的颗粒通孔没有被堵住，瓶体91内无杂物；然后将两个滤沙件8分别固定于对应的固定框体7上，将置沙件9拧入到固定框体7的出料管94处，并对气密性进行检查，确认气密性无异后，将吊运机的绳索捆绑到提取件15上，并对绳索进行固定。

取样中期，通过吊运机将取料装置向航道逐渐下降，直至稳固底座2设于近底面上，在台风天航道的回淤过程中，形成的淤泥掉落到取样装置上，淤泥中的流沙进入到滤沙件8的盖板82上，颗粒较小的流沙通过粒径通孔83流入到滤沙件8内，随着滤沙件8内的水流进入到置沙件9内，最后沉淀于置瓶体91内；同时，若放置杆16安装有关于含沙的检测传感器，则检测传感器也对近底含沙量的进行连续观测，得到相应的检测数据。

取样后期，吊运机将取样装置逐渐提起进行回收，当取样装置取出水域后，将瓶体91从出料管94拧出取下，对瓶体91内的流沙进行收集；将收集后的流沙制成样品在室内进行测定含沙量，并量最后得到的数据与检测传感器得到的物理数据进行相互验证研究；将瓶体91安装于进料管94后，取料装置可再次放入水域中，进行下一轮流沙的收集取样。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种航道近底流沙的取样装置，其特征在于：包括稳固底座（2）、放置框架（1）和数量至少为一个的收集机构，所述放置框架（1）设于所述稳固底座（2）上，所述收集机构包括固定框体（7）、滤沙件（8）和置沙件（9），所述固定框体（7）设于所述放置框架（1）上，所述滤沙件（8）设于所述固定框体（7）上，所述滤沙件（8）设有进料端和出料端，所述置沙件（9）可拆卸设于所述滤沙件（8）的出料端。

2.根据权利要求1所述的一种航道近底流沙的取样装置，其特征在于：所述滤沙件（8）为斗状体且进料端的直径大于出料端的直径，所述滤沙件（8）的进料端设有盖板（82），所述盖板（82）设有若干排列设置的粒径通孔（83）。

3.根据权利要求1所述的一种航道近底流沙的取样装置，其特征在于：所述置沙件（9）包括瓶体（91）和瓶颈（92），所述瓶颈（92）的外表面设有外螺纹（93），所述滤沙件（8）的出料端设有供所述瓶颈（92）伸入的出料管（94），所述出料管（94）的内壁设有配合所述外螺纹（93）的内螺纹。

4.根据权利要求2所述的一种航道近底流沙的取样装置，其特征在于：所述放置框架（1）包括下框体（4）和支撑架（5），所述固定框体（7）焊接于所述支撑架（5），所述下框体（4）焊接于所述支撑架（5）并位于所述置沙件（9）的下方，所述下框体（4）的面积大于所述固定框体（7）的面积，所述支撑架（5）设有位于所述下框体（4）下方的支撑座（6），所述支撑座（6）连接于所述稳固底座（2）。

5.根据权利要求2所述的一种航道近底流沙的取样装置，其特征在于：所述滤沙件（8）与所述固定框体（7）间设有连接板（10），所述连接板（10）的一端焊接于所述盖板（82）上，所述连接板（10）的另一端通过第一紧固螺栓（11）连接于所述固定框体（7）。

6.根据权利要求2所述的一种航道近底流沙的取样装置，其特征在于：所述滤沙件（8）与所述固定框体（7）间设有连接杆（12），所述连接杆（12）的一端焊接于所述盖板（82）上，所述连接杆（12）的另一端设有固定片（13），所述固定片（13）通过第二紧固螺栓（14）连接于所述固定框体（7）。

7.根据权利要求1所述的一种航道近底流沙的取样装置，其特征在于：所述固定框体（7）设有提取件（15），所述提取件（15）包括螺纹杆（151）、第一螺母（152）和第二螺母（153），所述第一螺母（152）设于固定框体（7）远离所述滤沙件（8）的一侧，所述螺纹杆（151）一端贯穿所述第一螺母（152）连接于所述固定框体（7），所述第二螺母（153）设于所述螺纹杆（151）的另一端。

8.根据权利要求4所述的一种航道近底流沙的取样装置，其特征在于：所述稳固底座（2）包括水平设置的方形框体（2）和设于方形框体（2）每个外侧边的竖直板（1），所述方形框体（2）的内侧边焊接于支撑座（6），相邻所述竖直板（1）间设有空隙（3）。

9.根据权利要求8所述的一种航道近底流沙的取样装置，其特征在于：所述放置框架（1）设有放置杆（16），所述放置杆（16）两侧设有分别围绕所述支撑架（5）的连接部（17），所述连接部（17）焊接于所述支撑架（5）。

10.一种根据权利要求1-9任一项的航道近底流沙取样装置的取样方法，其特征在于，包括如下步骤：

取样前期，将滤沙件（8）和置沙件（9）进行清理后，将置沙件（9）安装于滤沙件（8）的出料端，将放置框架（1）安装于吊运机上；

取样中期，通过吊运机将取料装置竖直放入水域中，取料装置逐渐下降，最后稳固底座（2）置于近底面上，在台风天航道的回淤过程中，近底形成的淤泥掉落到取样装置上，淤泥中的流沙进入到滤沙件（8）内，最后沉淀于置沙件（9）内；

取料后期，通过吊运机将取样装置提起并收回，将置沙件（9）从滤沙件（8）上取下，对置沙件（9）内的流沙进行收集取样，取料装置的置沙件（9）重新安装于滤沙件（8）后，再次放入航道近底中，进行下一轮流沙的收集。

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