河流薄层泥沙采样器研制课件.pptx
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- 河流 薄层 泥沙 采样 研制 课件
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1、河流薄层泥沙采样器研制1、简介 河流泥沙可分为河床质、推移质和悬移质。河床质相对来说比较独立,其与推移质、悬移质的区别较明显,测验上容易区别开来。推移质和悬移质是运动着的泥沙,运动过程相互掺杂,没有明显的区分界面,称为“全沙”。河流泥沙测验应该是全沙测验。悬移质输沙率测验技术相对成熟,全沙测验重点是推移质测验。全沙(起源)床沙质沿河床悬 浮冲泻质推移质悬移质全沙(输移)习惯上:测“全沙”就是指测“推移质”存在问题 推移质泥沙测验有直接测验方法和间接测验方法。直接测验方法是用仪器直接进行推移质采样的方法。该法将具有内在联系的全沙输移过程人为地分割为两个部分悬移质部分和推移质部分。在河床稳定的河流
2、,该方法很容易实现。沙质冲淤性河床很难进行直接采样,或采样的代表性不强。目前,还没有可以作为沙质冲淤性河床推移质测验的标准仪器。黄河上虽做过试验,目前还没有作为生产实际开展起来。黄河上世纪五十年代曾在个别测站进行了推移质试验,但在水文年鉴上刊印这部分资料时也特别备注了“精度较低”的字样。存在问题 间接法进行全沙输沙率测验,是根据实测流量、悬移质输沙率及床沙等资料推算全沙。多采用“修正爱因斯坦”方法。由于缺乏较高精度的实测推移质资料,间接法成果缺乏可靠的支撑基础。随着悬移质含沙量的减小,全沙与悬移质输沙率的关系会越来越差。极限情况,既是悬移质含沙量为0,推移质还是存在的,数量并不见得很小,利用悬
3、移质等推算河床质会极不合理。每年非汛期潼关高程抬高0.7m左右,悬移质含沙量很小,怎样把那么多沙子推出来。存在问题 对沙质河床来说,推移质基本上是停测的。对悬移质测验来说,基本上都存在漏测。对铅鱼采样器来说,其漏测的范围至少是管嘴中心到铅鱼 底部的范围。对横式采样器来说,其漏测的范围至少是采样器中心到采样器 底部的范围。对横式采样器来说,即使采集到河底的水样,也是存在泥沙漏测的因为采样器采样成果代表的仪器中心的情况。存在问题 由于推移质测验的停顿,泥沙测验成果是不全面的。河流推移质测验及近河底悬移质测验存在较大困难,该领域的研究工作也很难得以开展。河流薄层泥沙采样器的研制成功,将有助以上问题的
4、解决,推动泥沙规律性研究的开展。2 仪器设计 2.1 研究思路 类似黄河沙质河床的推移质测验可以说是世界性难题,其主要问题在于,沙质河床的易扰动性。采样器不贴近河床,无法取得完整的推移质沙样。采样器贴近河床,又会将河床泥沙扰动,使河床泥沙扰起,测得推移质也不真实。河底部分的流速一般较小,要想采集薄层泥沙,势必采样器的过水面积很小,这在小流速时仪器仓内水流基本是不可能正常流动的,造成采样工作困难。只有加大采样器的过水面积,才有可能采集到合适的水样。将原来需要的一个采样器改成两个采样器,两个采样器的过水面积都较大,都可以在流速较小时使水流正常通过。薄层泥沙采样器有“采样仓1”和“采样仓2”组成,两
5、个仪器的长和宽是相同的。两个采样仓高度有差异,将两个采样仓的上部等平,则下部有差异。“采样仓1”分为“A”和“B”两部分,“采样仓2”只有“C”部分。A和C部分采样是相同的,“采样仓1”减去“采样仓2”就剩下“采样仓1”的“B”部分,这个正是我们需要的部分。2.2 技术设计(1)总体设计:仪器总体为铅鱼、采样器及采样控制系统3部分。铅鱼作为采样器的安装平台,采样器安装在铅鱼上,可拆卸。采样器的作用是采取水样,能把采得的水样完整的保存起来,带出水面。控制系统作用是控制采样器采样,在采样器到达采样位置后,关闭采样器口门。2.2 技术设计(2)铅鱼设计:铅鱼主体的形状设计为由流线型平面向两侧拉伸形成
6、,俯视图为长方形,侧视图为流线型。铅鱼线型设计为茹可夫斯基流线型,按铅鱼重150kg,长度1000mm设计。2.2 技术设计 铅鱼尾翼设计由水平尾翼、垂直上尾翼、垂直下尾翼组成。垂直下尾翼有两个,水平尾翼的下部。垂直上尾翼按流线型设计,造型美观。其他尾翼的前段设计为弧形,减少挂水草的机会。铅鱼鱼体前部上方设计悬吊点,焊接悬吊桩。垂直上尾翼前端设计悬吊孔,共4个,便于选择悬吊。2.2 技术设计 铅鱼前部侧面设计一贯通圆孔,孔径50mm。在圆孔侧壁中段向上设计一圆孔,从铅鱼上表面边壁垂直向下与侧向圆孔连通,垂向孔径16mm 侧面圆孔的作用是为了安装电磁铁安装架而设计的,垂直方向的圆孔是为了引出控制
7、导线而设计的。当采用人工提拉控制开关闭合时,侧向圆孔是为了安装拉线转向架,垂直方向的圆孔是为了布置拉线使用的。2.2 技术设计(3)采样仓设计:采样仓设计为直管,斜口,横断面为方形,斜口方向相对,形成一个长边和一个短边。采样仓设计为大小两种,两种采样器长、宽相同,高度有差异。这个差异值越小,我们采样的厚度就越薄。2.2 技术设计 采样器斜口按45设计,斜口的方向面向内侧,安装后两个采样器的斜口相对,主要考虑的是口门关闭统一控制的要求。两端45拼接后,实际计算长度为450mm。采样器1(高度90mm)容积为:5090450=2025000mm3=2025 cm3采样器2(高度70mm)容积为:5
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