[发明专利]一种室内土槽试验径流泥沙连续取样测量系统和方法

说明书

本发明涉及一种室内土槽试验径流泥沙连续取样测量系统和方法，包括：取样子系统、测量子系统、样品存储子系统、控制子系统、电源子系统，清理子系统；取样子系统包括：多个环绕在根据取水状况而间歇转动的环形履带周围的取样桶，取样桶通过自动解锁机构与环形履带连接。本发明通过环形履带带动的取样桶，不断的对土槽中所产生的径流进行取样，记录取样次数，同时通过测量子系统对各个取样进行精确的计量，实现完全无人化的自动取样和自动测量，经过对取样次数的精确计量以及对每个取样桶中的水和泥沙的精确称重，实现对土槽中径流完全自动化的精确计量。

技术领域

本发明涉及一种室内土槽试验径流泥沙连续取样测量系统和方法，是一种水文实验的系统和方法，是一种用于泥土坡面的水沙自动测量的系统和方法。

背景技术

水土流失过程观测实验是开展水土保持研究、水土流失治理，以及生产建设项目水土流失防治等研究、设计工作中获取参数的重要实验手段。实验通常是在人工降雨区域中设置一个倾斜的土槽，土槽中填埋土壤，这些土壤来自于被研究区域，土槽的下游中间部位设出水口。其径流泥沙过程监测主要采用等量分流原理进行基于次降雨过程的监测。即在土槽的出水口位置布设取样桶，通过人工间隔一定时间取一次水样并记录取样时间，计算水量和径流泥沙过程。这种传统取样方式采取人工取样，这需要大量的人工和反复重复的动作，实验操作、计时等会出现较大误差，但在实际中，人工换桶往往不能十分准确的把握接水的准确性。尽管可以采用多个土槽同时实验的方式，同时取多个水样，再进行平均处理，以减小实验的误差，但这样做就会增加实验的成本。如何提高实验的精度，并且将科研人员从繁复的取样工作中解放出来，提高工作效率，是一个需要解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种室内土槽试验径流泥沙连续取样测量系统和方法。所述的系统和方法通过自动化取样和测量，实现了无需人力干涉的取样和测量，提高测量精度并节省了人力。

本发明的目的是这样实现的：一种室内土槽试验径流泥沙连续取样测量系统，包括：取样子系统、测量子系统、控制子系统、清理子系统；所述的取样子系统包括：多个环绕在根据取水状况而间歇转动的环形履带周围的取样桶，所述的取样桶通过自动解锁机构与环形履带连接；所述的取样子系统还设有与土槽径流出水口管道连接的取样口，所述的取样口对准一个取样桶的上口并设有初测水位计，所述的初测水位计与控制子系统电连接，所述的控制子系统与带动环形履带运行的电机连接，所述的控制子系统中设有计算取样桶取样时间的计时器和一场降雨取样次数的计次器；所述的测量子系统包括：环形履带下落机构和设置在环形履带一侧的轨道，所述的轨道上设有复测水位计、超声波振动器和称重传感器，所述的取样桶上设有二维码，所述的控制子系统中设有二维码读取器。

进一步的，所述的取样桶为上部为倒圆台，下部为圆柱形，底部设有活门，圆柱部分设有至少两个卡固环。

进一步的，所述的取样桶的圆台部分设有与轨道相配合的凹弧形卡固槽。

进一步的，所述的清理子系统包括：设置在一个取样桶停止位上的可开合震动环和自动冲洗器。

进一步的，所述的自动清洗器包括：与供水管道连接的冲洗泵管，所述的冲洗泵与能够自动伸缩的喷头连接。

一种使用上述系统的室内土槽试验径流泥沙连续取样测量的方法，所述的方法的步骤如下：

启动自动控制子系统的步骤：开启人工降雨时，同时开启自动控制子系统；

取样的步骤：土槽产生径流时，径流经过取样口流入第一个取样桶，初测水位计以至少50次/秒的频率计量取样桶中的水位，控制子系统开始记录出水口产流时间计时，当取样桶中的水位达到设定值时，控制子系统停止计时并驱动环形履带转动，使下一个取样桶进入取样口下方，进入下一轮取样，如此循环往复，控制子系统不断的记录取样桶的取样次数和出水口产流时间，作为计量径流量、含沙量的依据；