適用于水文纜道的幾種積時式采樣器

1、適用于水文纜道的幾種積時式采樣器,水利部南京水利水文自動化研究所二0一五年十月,1、懸移質(zhì)泥沙測驗儀器的國內(nèi)外現(xiàn)狀,國際上常用的懸移質(zhì)泥沙測驗儀器，目前以器測法儀器取樣，過濾稱重分析傳統(tǒng)方法為主.美國使用的是上世紀(jì)40 ~ 70年代研制的調(diào)壓式采樣器；法國用充氣式采樣器，德國用對孔閥調(diào)壓式纜道采樣器.我國水文站網(wǎng)目前以瞬時橫式和積時式雙層積深簡易瓶式采樣器為主.,,優(yōu)點：這兩種儀器結(jié)構(gòu)單，操作方便。缺點：精度和效率低。橫式采樣器

2、取樣時對水流有很大的擾動；簡易瓶式采樣器進(jìn)水管與鉛魚底部高差至少在0.3m以上，取不到近河底水樣，甚至取不到相對水深0.8處的水樣，因此影響測驗精度。,2、幾種新型積時式采樣器,根據(jù)世界氣象組織（WMO）第二階段水文儀器比測計劃，我國于1986年—1987年分別在長江朱沱站、黃委潼關(guān)站，以美國P-61、P-63懸沙采樣器為參證儀器，對我國近10種懸沙采樣器進(jìn)行比測，歷時2個汛期，對各型儀器的進(jìn)口流速系數(shù)、含沙量、顆粒分析等做了大量比測，

3、各型采樣器的測驗成果都比較滿意?，F(xiàn)將在線生產(chǎn)的下列幾種適用于水文纜道的積時式采樣器作一概述。,2.1 APX系列雙層積深采樣器,（1）APX-1型瓶式雙層積深采樣器,不但可以取到相對水深0.8處的水樣，也可以取到近河底10～12cm處的臨底沙水樣，臨底沙的濃度在懸沙垂線分布中占有很大比重，這部分沙樣如取不到，懸沙測驗成果將明顯偏小。該系列儀器另一特點是排氣口設(shè)在頭部背面負(fù)壓區(qū)，能隨流速大小自動調(diào)節(jié)排氣速度，使水樣進(jìn)口流速接近天然流速

4、。,,主要指標(biāo)：水樣艙為玻璃瓶；水樣容積2500mL,進(jìn)水管直徑φ4、φ7mm，重量有100、150Kg；優(yōu)點：可以采集到近河底水樣，取樣結(jié)束后，更換水樣瓶取出水樣，操作方便，工作可靠；缺點：缺點是水樣艙沒有口門控制開關(guān)，水樣容積小，難以作輸沙率測驗。適用：原來在鉛魚體外懸掛取樣瓶采集水樣的測站作更新?lián)Q代產(chǎn)品,（2）APX-2型單艙式雙層積深采樣器,不但可以取到相對水深0.8處的水樣，也可以取到近河底10～12cm處的臨底沙水樣，

5、臨底沙的濃度在懸沙垂線分布中占有很大比重，這部分沙樣如取不到，懸沙測驗成果將明顯偏小。該系列儀器另一特點是排氣口設(shè)在頭部背面負(fù)壓區(qū)，能隨流速大小自動調(diào)節(jié)排氣速度，使水樣進(jìn)口流速接近天然流速。,,,主要技術(shù)指標(biāo)：水樣艙為梯形金屬容器，供含沙量較小的江河使用，水樣容積5000mL，進(jìn)水管直徑φ4、φ7mm,重量有150、300Kg兩種，取樣結(jié)束后，在儀器底部放水，操作方便。優(yōu)點：優(yōu)點是水樣容積大，放水時只要將底部橡皮塞拔出，水樣可以一次

6、放凈，清洗也很方便，無死角、不積沙，可以在纜道一次行車過程中，用雙程積深法完成多條垂線輸沙率測驗。缺點：適用：原來在鉛魚體外懸掛取樣瓶采集水樣的測站作更新?lián)Q代產(chǎn)品。,2.2AYX系列調(diào)壓式采樣器,瓶式采樣器儀器入水后，器內(nèi)外壓力不平衡，會發(fā)生水樣突然灌注，剛一入水就采集水樣，到河底再轉(zhuǎn)向提出水面，雙層積深取樣，為了采集到任意測點水樣，應(yīng)使儀器在水下任意測點處保持器內(nèi)外壓力平衡。在頭艙內(nèi)增設(shè)雙向電磁滑閥，在器身尾部增設(shè)控制艙。適用于

7、水文纜道用起重索與地線構(gòu)成“無線”回路，或用起重索與拉偏索構(gòu)成“有線”回路。,用雙向電磁滑閥控制采樣器口門開關(guān)，在水文纜道一次行車過程中，用全斷面混合法采集任意測點水樣，并可兼測水深、流速，完成斷面輸沙率測驗任務(wù)。進(jìn)口流速現(xiàn)在已能做到隨水流流速大小而自動調(diào)節(jié)，現(xiàn)在的調(diào)壓式采樣器進(jìn)口流速誤差±10%累計頻率多數(shù)達(dá)到85%以上。,,（1) AYX3型調(diào)壓式采樣器,于頭艙內(nèi)增設(shè)雙向電磁滑閥，在器身尾部增設(shè)控制艙。適用于水文纜道用起

8、重索與地線構(gòu)成“無線”回路，或用起重索與拉偏索構(gòu)成“有線”回路。用雙向電磁滑閥控制采樣器口門開關(guān)，在水文纜道一次行車過程中，用全斷面混合法采集任意測點水樣，并可兼測水深、流速，完成斷面輸沙率測驗任務(wù)。,,,主要技術(shù)指標(biāo)：進(jìn)水管直徑φ3.5mm，水樣艙容積2500mL,適用含沙量30Kg/m3,重量150Kg。優(yōu)點：用沉壓式鉛魚，按整體設(shè)計，水力特性穩(wěn)定，進(jìn)口流速系數(shù)±10%誤差，累計頻率在90%以上，口門控制開關(guān)采用雙向滑閥

9、，不積沙、無卡阻，可靠性較高。缺點：纜道“無線”控制需要專人操作、維護(hù)，上世紀(jì)70～90先后在10多個省推廣使用，凡是有專人負(fù)責(zé)使用的，一臺儀器有的能使用10年以上，如浙江江山站、江西上饒站、湖南溆浦站等。,（2） AYX3A型單艙調(diào)壓式采樣器,于頭艙內(nèi)增設(shè)雙向電磁滑閥，在器身尾部增設(shè)控制艙。適用于水樣分析需3000mL以上，水深較大含沙量較小的江河，用水文纜道起重索與地線構(gòu)成“無線”控制回路或，或用起重索與拉偏索構(gòu)成“有線”控制回路

10、。在水文纜道一次行車過程中，用全斷面混合法采集任意測點水樣并可兼測水深、流速，完成斷面輸沙率測驗任務(wù)。,,,主要技術(shù)指標(biāo)：進(jìn)水管直徑φ3.5mm，水樣艙容積5000mL,適用含沙量30Kg/m3,重量150、300Kg。優(yōu)點：用沉壓式鉛魚，按整體設(shè)計，水力特性穩(wěn)定，進(jìn)口流速系數(shù)±10%誤差，累計頻率在90%以上，口門控制開關(guān)采用雙向滑閥，不積沙、無卡阻，可靠性較高。缺點：纜道“無線”控制需要專人操作、維護(hù)，,（3） AYX

11、6-2型多艙調(diào)壓式采樣器,設(shè)置6個水樣艙，每個單艙容積為1200mL,采用“無線”或“有線”控制對孔開關(guān)，完成全斷面6根垂線單程積深水樣，24個進(jìn)水孔與排氣孔準(zhǔn)確對接，水力性能達(dá)到測驗規(guī)范要求，生產(chǎn)量很少，只在成都勘測設(shè)計院范圍內(nèi)使用。,,2.3 ANX系列皮囊式采樣器,皮囊式采樣器是另一種調(diào)壓式采樣器，利用皮囊橡膠柔性和彈性能隨意變形的特點，實現(xiàn)瞬時調(diào)壓的目的，它的調(diào)壓過程與調(diào)壓式采樣器的調(diào)壓艙的作用稍有區(qū)別.屬于本系列產(chǎn)品有ANX

12、-1、ANX-2型兩個型號。,（1） ANX1型皮囊式采樣器,采用浮子式重力開關(guān)用測深的河底信號托班，控制采樣器口門開關(guān)，在測深的同時采集單程積深水樣。儀器在空中時，浮子下落，靠浮子自重打開閥門，入水后即可取水樣，儀器到達(dá)河底后，托板上托帶動頂桿，關(guān)閉閥門，測量時只要儀器不離開水面，閥門一直關(guān)閉，可以實現(xiàn)纜道多根垂線連續(xù)取樣作斷面輸沙率測驗，,,,有75、100、150、250Kg四個重量，水樣容積3000mL,適用于含沙量≤100K

13、g/m3.,（2） ANX2型皮囊式采樣器,適用于江河湖泊水庫渠道在水文纜道、測船或橋梁用積點法、單程積深法、雙層積深法采集懸移質(zhì)水樣，特別適用于水文纜道在一次行車過程中用全斷面混合法測斷面輸沙率，該系列產(chǎn)品用夾斷式電磁閥，水樣進(jìn)入皮囊時，不經(jīng)過閥體，因此不會出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象，可靠性很高，皮囊放置在特制皮囊杯中，取出水樣時，皮囊不接觸器壁，因此皮囊不易破損。,,,有ANX2-3、50、100、150、200、300Kg六種重量，水樣容積30

14、00mL，適用含沙量≤100Kg/m3。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、可靠性高，缺點是以前皮囊易破，現(xiàn)在已做改進(jìn)，將皮囊放在特制的金屬杯中，取水樣時，連同皮囊杯同時取出，既方便倒水樣，皮囊也不易破損。,3、積時式采樣器外形全部由沉壓效應(yīng)的鑄鐵“鉛魚”做成,積時式采樣器特殊的外形，使采樣器在入水后產(chǎn)生向下的沉壓力，而這種力是隨著流速增大而增大的自動增益沉壓力，儀器重量也隨著流速增大而自動加重，穩(wěn)定了儀器在高速水流中的偏角，從而使儀器在高流速