CN204882161U - 一种岩溶洞穴分散型滴水收集和监测的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种岩溶洞穴分散型滴水收集和监测的装置，包括用于将岩溶洞穴分散型滴水进行收集的收集设备和用于将收集的滴水进行监测的监测设备；本实用新型的有益效果是：收集棚支架吸取传统的屋面梁结构经验，设计结构简单、稳定性较好；本滴水收集设备可以有效的减小旱季滴水量较小时的取样时间；滴水监测设备可以定量的计算不同季节、不同降雨条件下的滴流水水量，实现高分辨率的水文水化学指标连续监测；该装置经济实用、结构简单、稳定性好、安全，可以实现高精度连续监测以满足科研研究目的。
Description
技术领域
本实用新型主要涉及岩溶洞穴滴水处理技术领域，具体涉及一种岩溶洞穴分散型滴水收集和监测的装置。
背景技术
岩溶地区常常因基岩在垂向的不均匀风化作用，在地质结构上形成表层岩溶带、上部包气带和下部包气带，导致岩溶水分布不均匀，往往形成“土在楼上，水在楼下”的分布格局。表层岩溶带水是岩溶山区人民生活饮水极其宝贵、有限的水资源，如何提高表层岩溶带的调蓄能力，提高应对极端干旱事件的能力，是水文学者致力于研究的重要课题。洞穴是发育在岩溶山区包气带中的一种常见岩溶形态，为研究表层岩溶带水分分布、赋存、运移、转化规律提供了一种理想的研究场所。目前，国内外研究主要集中在利用洞穴滴水观测研究岩溶包气带水文过程，解释降雨入渗响应机制。同时滴水观测对于解译石笋记录指标，重建古环境研究是不容忽视的重要水文单元，且石笋化学物质来源、沉积速率等都依赖于滴水水化学动态变化和水动力条件的研究作为其依据。
然而，洞穴形态、滴水点类型、滴水量等的差异对于研究上述热门科研内容增加了难度。其中如何收集滴水，实现高分辨率滴水监测是解决问题的关键。本实用新型提供了一种可以收集大面积范围内分散型滴水，其中滴水具有明显的季节性和场雨效应，滴水量变幅较大，流量变化范围在0.44～700mL/s之间。导流槽汇聚所有滴水至监测系统，实现了分级精确计算滴水流量的功能，同时可以进行高分辨率的水化学指标监测，包括水温、电导率(EC)、pH等。因此，本实用新型提供了一种结构简单、坚固、稳定、安全的滴水收集装置和可满足科研目的的高分辨率、连续监测系统，具有造价低、实用、重量轻、易于安装等特点。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种岩溶洞穴分散型滴水收集和监测的装置，本装置经济实用、结构简单、稳定性好、安全，可以实现高精度连续监测以满足科研研究目的。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种岩溶洞穴分散型滴水收集和监测的装置，包括用于将岩溶洞穴分散型滴水进行收集的收集设备和用于将收集的滴水进行监测的监测设备；所述收集设备包括收集棚、支架、弧形槽道形状的横向导流槽和纵向导流槽，所述收集棚为矩形板状，其一侧向下倾斜的固定在所述支架上，所述横向导流槽横向设置在所述收集棚较低的一侧边缘上，所述纵向导流槽垂直所述横向导流槽纵向设置在所述收集棚的边缘上，所述纵向导流槽的槽口向前延伸出所述收集棚的边缘，且所述横向导流槽与纵向导流槽连通；收集棚为斜坡结构，方便滴水顺利、快速汇集到监测装置；
所述监测设备包括流量桶、水质监测仪、WTW探头和三角堰，所述流量桶为中空的圆柱体形，其位于所述纵向导流槽的槽口下方，把滴水及时引流到监测设备中，保证监测指标的实时记录，所述水质监测仪垂直所述流量桶底部并通过卡托固定在流量桶的侧壁上，所述流量桶内部的顶部设有过滤盆，所述过滤盆的盆口与所述流量桶顶部的桶口重合，所述过滤盆的底部中心处悬挂有与所述过滤盆内连通的中空的J型出水管，所述WTW探头置于所述J型出水管的内部并向下延伸至J型出水管的弯头处；所述三角堰为中部具有横向凹陷的槽体结构，其设置在所述流量桶的底部；所述流量桶外壁上设有供桶内滴水流出的出流管，所述出流管位于所述三角堰凹陷槽体的正上方；J型出水管的弯头设计，可以蓄积一部分新鲜滴水，满足实时监测滴水的pH/Cond指标。所述滴水监测系统可实现分级计算滴流水流量和高分辨率水化学指标连续监测。
本实用新型的有益效果是：收集棚支架吸取传统的屋面梁结构经验，设计结构简单、稳定性较好；本滴水收集设备可以有效的减小旱季滴水量较小时的取样时间；滴水监测设备可以定量的计算不同季节、不同降雨条件下的滴流水水量，实现高分辨率的水文水化学指标连续监测；该装置经济实用、结构简单、稳定性好、安全，可以实现高精度连续监测以满足科研研究目的。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，所述支架包括主支柱、边梁、次梁和脊梁，所述主支柱分别设于所述收集棚四角的下方，所述边梁设有四条，其分别固定在所述收集棚各边缘的下方，各条边梁的端部分别连接在各自一侧的主支柱上，围成矩形区域；所述边梁围成的矩形区域内设有连接在各边梁上且纵横交错设置的次梁和脊梁，各条所述次梁上均设有向下延伸用于支撑所述收集棚的梯形支架，各个所述梯形支架的底边水平向前延伸至所述横向导流槽的底部，形成用于拖住所述横向导流槽的横向卡槽；各条所述脊梁靠近所述纵向导流槽的一端水平向前延伸至所述纵向导流槽的底部，形成用于拖住所述纵向导流槽的纵向卡槽。
进一步，位于各边梁的下方还设有多个支撑柱，各个所述支撑柱的底部设有固定底座。
进一步，所述的边梁、次梁和脊梁交汇处均通过铁丝锚固。
采用上述进一步方案的有益效果是：增加稳定性。
进一步，各个所述梯形支架的中间设有用于加强支撑力度的腹杆。
采用上述进一步方案的有益效果是：支撑联结，增加其稳定性。
进一步，所述收集棚的外表面上铺设有彩钢瓦，所述彩钢瓦的中部铺设有PVC涂塑的防雨布。彩钢瓦之间有重叠部分，防止漏水。
采用上述进一步方案的有益效果是：在集中滴水点处的彩钢瓦上铺设一层PVC涂塑的防雨布，一方面起到缓冲从高处落下的水流动能，另一方面防止滴水在硬质的彩钢瓦上飞溅。
进一步，所述流量桶顶部的桶口处覆盖有可拆卸的第一过滤网；所述J型出水管供滴水流出的管口处覆盖有可拆卸的第二过滤网。
采用上述进一步方案的有益效果是：为了过滤掉滴水携带来的颗粒物质和动物粪便碎屑物，防止堵塞流量桶中的小出流孔；过滤网可以拆卸，可以及时清理杂质。
进一步，所述出流管设有多个，且多个所述出流管的直径不同，多个所述出流管沿所述流量桶的顶部至底部依次排列在所述流量桶的外壁上。
所述流量桶不同直径的出流孔设计，是为了满足及时排泄不同季节性、不同降雨强度条件下的滴流水，不造成滴水滞留。小孔径出流孔主要排泄基流量，对应于岩溶包气带中的慢速流，当水质记录仪记录的水位小于18.4cm时，均以小孔出流，流量变化范围为0.44～6.13mL/s。大出流孔主要排泄暴雨条件下的快速流，流量较大，最大流量可达700mL/s。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型过滤盆部分的结构示意图；
图3为本实用新型支架的俯视图；
图4为本实用新型支撑柱的结构示意图；
图5为本实用新型主支柱的结构示意图；
图6为本实用新型梯形支架的结构示意图。
附图中，各标记所代表的部件名称如下：
1、收集棚,2、横向导流槽,3、纵向导流槽,4、流量桶，5、水质监测仪，6、WTW探头，7、三角堰，8、过滤盆，9、J型出水管，10、出流管，11、主支柱，12、边梁，13、次梁，14、脊梁，15、支撑柱，16、防雨布，17、第一过滤网，18、第二过滤网，19、铁丝，131、横向卡槽，132、腹杆，141、纵向卡槽，151、固定底座，501、卡托。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1、图2所示，一种岩溶洞穴分散型滴水收集和监测的装置，包括用于将岩溶洞穴分散型滴水进行收集的收集设备和用于将收集的滴水进行监测的监测设备；所述收集设备包括收集棚1、支架、弧形槽道形状的横向导流槽2和纵向导流槽3，所述收集棚1为矩形板状，其一侧向下倾斜的固定在所述支架上，所述横向导流槽2横向设置在所述收集棚1较低的一侧边缘上，所述纵向导流槽3垂直所述横向导流槽2纵向设置在所述收集棚1的边缘上，，所述纵向导流槽3的槽口向前延伸出所述收集棚1的边缘，且所述横向导流槽2与纵向导流槽3连通；所述支架采用不锈钢材质；所述收集棚1尺寸设置为11米×6米；所述横向导流槽2和纵向导流槽3由PVC管材质制成；
所述监测设备包括流量桶4、水质监测仪5、WTW探头6和三角堰7，所述流量桶4为中空的圆柱体形，其位于所述纵向导流槽3的槽口下方，把滴水及时引流到监测设备中，保证监测指标的实时记录，所述水质监测仪5垂直所述流量桶4底部并通过卡托501固定在流量桶4的侧壁上，所述流量桶4内部的顶部设有过滤盆8，所述过滤盆8的盆口与所述流量桶4顶部的桶口重合，所述过滤盆8的底部中心处悬挂有与所述过滤盆8内连通的中空的J型出水管9，所述WTW探头6置于所述J型出水管9的内部并向下延伸至J型出水管9的弯头处；所述三角堰7为中部具有横向凹陷的槽体结构，其设置在所述流量桶4的底部；所述流量桶4外壁上设有供桶内滴水流出的出流管10，所述出流管10位于所述三角堰7凹陷槽体的正上方；J型出水管9的弯头设计，可以蓄积一部分新鲜滴水，满足实时监测滴水的pH/Cond指标。
流量桶4放在三角堰7中，型号为CTDP300(GreespanTechnologyPty.Ltd.,Australia)水质监测仪垂直放在流量桶中的PVC卡托中，型号为WTW340ipH/Cond的WTW探头放在过滤装置的出水管弯头里；所述流量桶4高67cm，直径30cm，PVC管材制成封底构造，过滤盆放在流量桶上；在20cm、40cm高度处分别设置内径为2mm和2.8cm的出流孔10；流量桶4内壁20cm处设计PVC竖直卡托501。
所述三角堰7为铁质材料，尺寸为2m*0.4m*0.3m。三角堰7套在流量桶4外面是用来计算更大级别的流量，当流量桶4中的2.8cm的出流孔完全充水时，采用三角堰7公式计算流量。
所述流量桶4中的出流孔10、卡托501均采用PVC胶粘合，一方面防止滴水从缝隙中漏失，另一方面保证自动水质记录仪垂直放在固定位置上，起到稳固作用。
如图1、图3所示，所述支架包括主支柱11、边梁12、次梁13和脊梁14，所述主支柱11分别设于所述收集棚1四角的下方，所述边梁12设有四条，其分别固定在所述收集棚1各边缘的下方，各条边梁12的端部分别连接在各自一侧的主支柱11上，围成矩形区域；所述边梁12围成的矩形区域内设有连接在各边梁12上且纵横交错设置的次梁13和脊梁14，各条所述次梁13上均设有向下延伸用于支撑所述收集棚1的梯形支架，各个所述梯形支架的底边水平向前延伸至所述横向导流槽2的底部，形成用于拖住所述横向导流槽2的横向卡槽131；各条所述脊梁14靠近所述纵向导流槽3的一端水平向前延伸至所述纵向导流槽3的底部，形成用于拖住所述纵向导流槽3的纵向卡槽141。
如图4所示，位于各边梁12的下方还设有多个支撑柱15，各个所述支撑柱15的底部设有固定底座151。
如图5所示，为增加收集棚1的稳定性，使得其可以承受足够的水流重量和冲力，不锈钢支架有4个主支柱11，埋设在地面下20cm处。
如图3所示，所述的边梁12、次梁13和脊梁14交汇处均通过铁丝19锚固。
如图6所示，各个所述梯形支架的中间设有用于加强支撑力度的腹杆132。
如图1所示，所述收集棚1的外表面上铺设有彩钢瓦，所述彩钢瓦的中部铺设有PVC涂塑的防雨布16。彩钢瓦之间有重叠部分，防止漏水。
如图2所示，所述流量桶4顶部的桶口处覆盖有第一过滤网17；所述J型出水管9供滴水流出的管口处覆盖有第二过滤网18。
如图1所示，所述出流管10设有多个，且多个所述出流管10的直径不同，多个所述出流管10沿所述流量桶4的顶部至底部依次排列在所述流量桶4的外壁上。
所述流量桶4不同直径的出流孔10设计，是为了满足及时排泄不同季节性、不同降雨强度条件下的滴流水，不造成滴水滞留。小孔径出流孔主要排泄基流量，对应于岩溶包气带中的慢速流，当水质记录仪记录的水位小于18.4cm时，均以小孔出流，流量变化范围为0.44～6.13mL/s。大出流孔主要排泄暴雨条件下的快速流，流量较大，最大流量可达700mL/s。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种岩溶洞穴分散型滴水收集和监测的装置，其特征在于，包括用于将岩溶洞穴分散型滴水进行收集的收集设备和用于将收集的滴水进行监测的监测设备；所述收集设备包括收集棚(1)、支架、弧形槽道形状的横向导流槽(2)和纵向导流槽(3)，所述收集棚(1)为矩形板状，其一侧向下倾斜的固定在所述支架上，所述横向导流槽(2)横向设置在所述收集棚(1)较低的一侧边缘上，所述纵向导流槽(3)垂直所述横向导流槽(2)纵向设置在所述收集棚(1)的边缘上，所述纵向导流槽(3)的槽口向前延伸出所述收集棚(1)的边缘，且所述横向导流槽(2)与纵向导流槽(3)连通；
所述监测设备包括流量桶(4)、水质监测仪(5)、WTW探头(6)和三角堰(7)，所述流量桶(4)为中空的圆柱体形，其位于所述纵向导流槽(3)的槽口下方，所述水质监测仪(5)垂直所述流量桶(4)底部并通过卡托(501)固定在流量桶(4)的侧壁上，所述流量桶(4)内部的顶部设有过滤盆(8)，所述过滤盆(8)的盆口与所述流量桶(4)顶部的桶口重合，所述过滤盆(8)的底部中心处悬挂有与所述过滤盆(8)内连通的中空的J型出水管(9)，所述WTW探头(6)置于所述J型出水管(9)的内部并向下延伸至J型出水管(9)的弯头处；所述三角堰(7)为中部具有横向凹陷的槽体结构，其设置在所述流量桶(4)的底部；所述流量桶(4)外壁上设有供桶内滴水流出的出流管(10)，所述出流管(10)位于所述三角堰(7)凹陷槽体的正上方。
2.根据权利要求1所述的岩溶洞穴分散型滴水收集和监测的装置，其特征在于，所述支架包括主支柱(11)、边梁(12)、次梁(13)和脊梁(14)，所述主支柱(11)分别设于所述收集棚(1)四角的下方，所述边梁(12)设有四条，其分别固定在所述收集棚(1)各边缘的下方，各条边梁(12)的端部分别连接在各自一侧的主支柱(11)上，围成矩形区域；所述边梁(12)围成的矩形区域内设有连接在各边梁(12)上且纵横交错设置的次梁(13)和脊梁(14)，各条所述次梁(13)上均设有向下延伸用于支撑所述收集棚(1)的梯形支架，各个所述梯形支架的底边水平向前延伸至所述横向导流槽(2)的底部，形成用于拖住所述横向导流槽(2)的横向卡槽(131)；各条所述脊梁(14)靠近所述纵向导流槽(3)的一端水平向前延伸至所述纵向导流槽(3)的底部，形成用于拖住所述纵向导流槽(3)的纵向卡槽(141)。
3.根据权利要求2所述的岩溶洞穴分散型滴水收集和监测的装置，其特征在于，位于各边梁(12)的下方还设有多个支撑柱(15)，各个所述支撑柱(15)的底部设有固定底座(151)。
4.根据权利要求2所述的岩溶洞穴分散型滴水收集和监测的装置，其特征在于，所述的边梁(12)、次梁(13)和脊梁(14)交汇处均通过铁丝(19)锚固。
5.根据权利要求2所述的岩溶洞穴分散型滴水收集和监测的装置，其特征在于，各个所述梯形支架的中间设有用于加强支撑力度的腹杆(132)。
6.根据权利要求1至5任一项所述的岩溶洞穴分散型滴水收集和监测的装置，其特征在于，所述收集棚(1)的外表面上铺设有彩钢瓦，所述彩钢瓦的中部铺设有PVC涂塑的防雨布(16)。
7.根据权利要求1至5任一项所述的岩溶洞穴分散型滴水收集和监测的装置，其特征在于，所述流量桶(4)顶部的桶口处覆盖有可拆卸的第一过滤网(17)；所述J型出水管(9)供滴水流出的管口处覆盖有可拆卸的第二过滤网(18)。
8.根据权利要求1至5任一项所述的岩溶洞穴分散型滴水收集和监测的装置，其特征在于，所述出流管(10)设有多个，且多个所述出流管(10)的直径不同，多个所述出流管(10)沿所述流量桶(4)的顶部至底部依次排列在所述流量桶(4)的外壁上。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20151216 Termination date: 20170909 |