PPT《冲击式水库深水河床质采样器研制》

冲击式水库深水河床质采样器研制 黄委水文局三门峡库区水文水资源局2015.

11. 牛长喜

1、简介 水库深水河床质测验(沙质河床)多使用锚式采样器,存在问题: 一是采样后仪器不能将口门封闭,在上提过程中经过水体中较长时间的晃动,大部分沙样被水涮走,留下沙重不够且失去代表性;

二是库底有较厚的泥沙悬浮,浓度较大时,采样器难以到达河床底部或在仪器到达底部前仪器仓已被悬浮泥沙灌满,采得的泥沙不是真实的河床质,河床质采样失去意义. 我们新研制的冲击式水库深水河床质采样器改善了仪器性能,解决了以往存在的问题. 锚式采样器 难以到达河床底部 到达底部前仪器仓已满

2、项目设计 2.1 设计基本思路(1)仪器用途――水库深水河床质采样(2)仪器应用平台――测船或操舟机(3)仪器应用条件――5m以上,静水(4)仪器操作方式――初期,人力;

以后,电动(5)仪器沉降动力――自身重量(6)仪器定向运动方法――导向尾翼 (7)仪器采样方法――挤压使沙样进入仪器仓 (8)仪器口门启闭方法――自动打开与关闭(9)仪器其他辅助措施――冲击锤辅助口门关闭

2、项目设计 2.2 设计要求:(1)技术要求: 1)保证在水深30m以内能够取得河床质;

2)仪器应能突破水库悬浮层,保证取样代表性;

3)仪器应有口门启闭装置;

4)仪器能够在测船或操舟机上使用.(2)技术指标 1)采样水深30m;

2)采样可靠性90%.(3)仪器采样满足规范要求

2、项目设计 《河流悬移质泥沙测验规范》要求:

一、筛析法: 1. 沙样中含有大于20mm颗粒时,沙重应大于500g;

2. 沙样中大于2mm 颗粒占总沙重10%以上时,沙重不应少于80g,沙样中大于2mm 颗粒占总沙重10%以下时,沙重不应少于60g;

3. 沙样中粒径小于2mm 时,沙重不应少于50g;

4. 当取样有困难时,沙重可适当减少,但应在备注中说明情况.

二、用粒径计法分析,沙重应大于0.3g;

三、用吸管法分析,沙重应大于1.0g;

四、用消光法分析,沙重应大于0.03g. 目前,颗粒分析采用激光粒度仪,需要沙重类似消光法或更少,水文测站的送样一般掌握在5g~10g,采样沙重不少于5g即可. 2.3 工作原理 2.2.1 冲击采样原理 仪器靠自身重力向河床作加速运动.仪器头部接触河床时,仪器头部的河床泥沙挤压仪器仓开关,弹簧压缩,使仪器仓口门打开,泥沙从仪器口门进入仪器仓.2.2.2 口门封闭原理 当仪器惯性消失后,仪器仓内被压缩的弹簧反弹将仪器封闭杆向前顶,使封闭杆的圆锥头顶紧仪器口门.2.2.3 位置定向原理 仪器尾部均匀分布4片导向尾翼,仪器下落过程中水流与尾翼的相互作用保证各方向的受力均匀,能够沿着预定的方向下落,取得预定位置的河床质. 2.4 技术设计 (1) 总体设计 主要是解决水库深水无流速情况下河床质采样问题,设计采样水深10m以上. 不考虑水深小于5m情况下使用,因为水深太小,采用其他方法采样要简单、方便的多;

水深5m~10m情况下使用,采样器达不到应有的惯性,可以多冲击采样几次;

水深大于10m,可以正常使用.水深使用上限主要看绳索及提升设备,理论上,对于有限的水库水深,水深越大,到达河床的冲击力越大,采样效果越好.仪器受到的阻力随下降速度的增大而增大,最终可能会趋于匀速下降,但这是极限分析的情况,其速度不会小于我们试验已经达到的速度.