PPT《适用于水文缆道的几种积时式采样器》

适用于水文缆道的几种积时式采样器 水利部南京水利水文自动化研究所二0一五年十月

1、悬移质泥沙测验仪器的国内外现状 国际上常用的悬移质泥沙测验仪器,目前以器测法仪器取样,过滤称重分析传统方法为主.

美国使用的是上世纪40 ~ 70年代研制的调压式采样器;

法国用充气式采样器,德国用对孔阀调压式缆道采样器.我国水文站网目前以瞬时横式和积时式双层积深简易瓶式采样器为主. 优点:这两种仪器结构单,操作方便.缺点:精度和效率低.横式采样器取样时对水流有很大的扰动;

简易瓶式采样器进水管与铅鱼底部高差至少在0.3m以上,取不到近河底水样,甚至取不到相对水深0.8处的水样,因此影响测验精度.

2、几种新型积时式采样器 根据世界气象组织(WMO)第二阶段水文仪器比测计划,我国于1986年―1987年分别在长江朱沱站、黄委潼关站,以美国P-

61、P-63悬沙采样器为参证仪器,对我国近10种悬沙采样器进行比测,历时2个汛期,对各型仪器的进口流速系数、含沙量、颗粒分析等做了大量比测,各型采样器的测验成果都比较满意.现将在线生产的下列几种适用于水文缆道的积时式采样器作一概述. 2.1 APX系列双层积深采样器 (1)APX-1型瓶式双层积深采样器 不但可以取到相对水深0.8处的水样,也可以取到近河底10~12cm处的临底沙水样,临底沙的浓度在悬沙垂线分布中占有很大比重,这部分沙样如取不到,悬沙测验成果将明显偏小.该系列仪器另一特点是排气口设在头部背面负压区,能随流速大小自动调节排气速度,使水样进口流速接近天然流速. 主要指标:水样舱为玻璃瓶;

水样容积2500mL,进水管直径φ

4、φ7mm,重量有

100、150Kg;

优点:可以采集到近河底水样,取样结束后,更换水样瓶取出水样,操作方便,工作可靠;

缺点:缺点是水样舱没有口门控制开关,水样容积小,难以作输沙率测验.适用:原来在铅鱼体外悬挂取样瓶采集水样的测站作更新换代产品 (2)APX-2型单舱式双层积深采样器 不但可以取到相对水深0.8处的水样,也可以取到近河底10~12cm处的临底沙水样,临底沙的浓度在悬沙垂线分布中占有很大比重,这部分沙样如取不到,悬沙测验成果将明显偏小.该系列仪器另一特点是排气口设在头部背面负压区,能随流速大小自动调节排气速度,使水样进口流速接近天然流速. 主要技术指标:水样舱为梯形金属容器,供含沙量较小的江河使用,水样容积5000mL,进水管直径φ

4、φ7mm,重量有

150、300Kg两种,取样结束后,在仪器底部放水,操作方便.优点:优点是水样容积大,放水时只要将底部橡皮塞拔出,水样可以一次放净,清洗也很方便,无死角、不积沙,可以在缆道一次行车过程中,用双程积深法完成多条垂线输沙率测验.缺点:适用:原来在铅鱼体外悬挂取样瓶采集水样的测站作更新换代产品. 2.2AYX系列调压式采样器 瓶式采样器仪器入水后,器内外压力不平衡,会发生水样突然灌注,刚一入水就采集水样,到河底再转向提出水面,双层积深取样,为了采集到任意测点水样,应使仪器在水下任意测点处保持器内外压力平衡.在头舱内增设双向电磁滑阀,在器身尾部增设控制舱.适用于水文缆道用起重索与地线构成 无线 回路,或用起重索与拉偏索构成 有线 回路. 用双向电磁滑阀控制采样器口门开关,在水文缆道一次行车过程中,用全断面混合法采集任意测点水样,并可兼测水深、流速,完成断面输沙率测验任务.进口流速现在已能做到随水流流速大小而自动调节,现在的调压式采样器进口流速误差±10%累计频率多数达到85%以上. (1) AYX3型调压式采样器 于头舱内增设双向电磁滑阀,在器身尾部增设控制舱.适用于水文缆道用起重索与地线构成 无线 回路,或用起重索与拉偏索构成 有线 回路.用双向电磁滑阀控制采样器口门开关,在水文缆道一次行车过程中,用全断面混合法采集任意测点水样,并可兼测水深、流速,完成断面输沙率测验任务. 主要技术指标:进水管直径φ3.5mm,水样舱容积2500mL,适用含沙量30Kg/m3,重量150Kg.优点:用沉压式铅鱼,按整体设计,水力特性稳定,进口流速系数±10%误差,累计频率在90%以上,口门控制开关采用双向滑阀,不积沙、无卡阻,可靠性较高.缺点:缆道 无线 控制需要专人操作、维护,上世纪70~90先后在10多个省推广使用,凡是有专人负责使用的,一台仪器有的能使用10年以上,如浙江江山站、江西上饶站、湖南溆浦站等. (2) AYX3A型单舱调压式采样器 于头舱内增设双向电磁滑阀,在器身尾部增设控制舱.适用于水样分析需3000mL以上,水深较大含沙量较小的江河,用水文缆道起重索与地线构成 无线 控制回路或,或用起重索与拉偏索构成 有线 控制回路.在水文缆道一次行车过程中,用全断面混合法采集任意测点水样并可兼测水深、流速,完成断面输沙率测验任务. 主要技术指标:进水管直径φ3.5mm,水样舱容积5000mL,适用含沙量30Kg/m3,重量

150、300Kg.优点:用沉压式铅鱼,按整体设计,水力特性稳定,进口流速系数±10%误差,累计频率在90%以上,口门控制开关采用双向滑阀,不积沙、无卡阻,可靠性较高.缺点:缆道 无线 控制需要专人操作、维护, (3) AYX6-2型多舱调压式采样器 设置6个水样舱,每个单舱容积为1200mL,采用 无线 或 有线 控制对孔开关,完成全断面6根垂线单程积深水样,24个进水孔与排气孔准确对接,水力性能达到测验规范要求,生产量很少,只在成都勘测设计院范围内使用. 2.3 ANX系列皮囊式采样器 皮囊式采样器是另一种调压式采样器,利用皮囊橡胶柔性和弹性能随意变形的特点,实现瞬时调压的目的,它的调压过程与调压式采样器的调压舱的作用稍有区别.属于本系列产品有ANX-

1、ANX-2型两个型号. (1) ANX1型皮囊式采样器 采用浮子式重力开关用测深的河底信号托班,控制采样器口门开关,在测深的同时采集单程积深水样.仪器在空中时,浮子下落,靠浮子自重打开阀门,入水后即可取水样,仪器到达河底后,托板上托带动顶杆,关闭阀门,测量时只要仪器不离开水面,阀门一直关闭,可以实现缆道多根垂线连续取样作断面输沙率测验, 有

75、

100、

150、250Kg四个重量,水样容积3000mL,适用于含沙量≤100Kg/m3. (2) ANX2型皮囊式采样器 适用于江河湖泊水库渠道在水文缆道、测船或桥梁用积点法、单程积深法、双层积深法采集悬移质水样,特别适用于水文缆道在一次行车过程中用全断面混合法测断面输沙率,该系列产品用夹断式电磁阀,水样进入皮囊时,不经过阀体,因此不会出现卡阻现象,可靠性很高,皮囊放置在特制皮囊杯中,取出水样时,皮囊不接触器壁,因此皮囊不易破损. 有ANX2-

3、

50、

100、

150、

200、300Kg六种重量,水样容积3000mL,适用含沙量≤100Kg/m3.优点是结构简单、操作方便、可靠性高,缺点是以前皮囊易破,现在已做改进,将皮囊放在特制的金属杯中,取水样时,连同皮囊杯同时取出,既方便倒水样,皮囊也不易破损.

3、积时式采样器外形全部由沉压效应的铸铁 铅鱼 做成 积时式采样器特殊的外形,使采样器在入水后产生向下的沉压力,而这种力是随着流速增大而增大的自动增益沉压力,仪器重量也随着流速增大而自动加重,稳定了仪器在高速水流中的偏角,从而使仪器在高流速时偏角减小.这种仪器需要测沙时可以测沙,不测沙时可以测流,不需另置铅鱼,用铁鱼代替铅鱼,减少铅对河流的重金属污染. 本世纪前10年,经过进一步整合提高,现在能定型生产的积时式采样器有瓶式、调压式、皮囊式三个系列六个型号15个品种,基本上满足了我国江河用各型测验设施和各种测验方法进行悬沙测验的需要.为配合水文仪器统一命名需要,现已将上述型号统一更名为 NXN型泥沙采样器 . ........