[发明专利]一种近地表风沙流输沙自计监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大气环境沙尘量监测仪器，具体涉及一种近地表风沙流输沙自计监测方法。

背景技术

近地表风沙流输沙通量是研究风沙运动规律以及沙区工程设计必须考虑的参数。

常用的风沙流监测方法是直接捕获法，使用的工具为各种类型的集沙仪。新兴的风沙流监测方法是间接测量法，通过计算风蚀探头上碰撞沙粒产生的震动感应能量，来反演输沙量。集沙仪需要将风沙流中的沙粒收集后称重，这就暴露出集沙仪的缺点：容量有限、不能自动称重记录和对地表气流扰动较大。风蚀探头外形对气流扰动较小，监测频率高，不需要收集沙粒，非常适合野外长期监测，但程序的单一敏感性设置不能适应不同粒径沙粒，测量数据也需要集沙仪进行校验。因此，虽然集沙仪(尤其是被动式集沙仪)还存在诸多问题，但由于它测量的直接性，目前还被大量研究者使用。多数被动式集沙仪存在的共性问题是不能自动记录输沙变化过程，只能得到输沙总量。

面对以上问题，研究者们开发出以下几种能够自计的被动式集沙仪，下面分析一下它们各自的优缺点：

翻斗式集沙仪(专利号01222215.1)通过计算器来记录翻斗的数量来计算输沙通量的变化。缺点是：计量精度是单位翻斗容量积沙的重量，无法较精确地记录或反映较小的风沙活动过程；气流能到达集沙箱内，并冲击翻斗，导致不足集沙重量就翻倒一次，造成观测数据偏大；只能收集一个方向的输沙。

风沙流动态监测仪(专利申请号200610043166.7)能够把不同方向的输沙收集到相应的集沙桶内，而称重式传感器可以感知累积集沙量的变化，通过数据采集系统将称重数据和相应风速风向数据不断存储起来。缺点是：储沙空间较小，不适合长时间野外监测；地上部分体积相对较大，对气流干扰较大；气流能进入集沙桶，气流冲击可能造成传感器测量数据忽大忽小跳跃。

美国研制研究者在BSNE集沙仪的集沙槽内安装了称重式传感器(http://www.fryreardustsamplers.com/bsne.html)，通过数据采集器采集累积重量数据。缺点是：风沙活动中，进入集沙仪内部的沙粒由于内部涡流扰动，气流冲击也造成记录数据波动，称重数据并不能准确反映集沙量变化。

本发明针对以上几种自计被动式集沙仪存在的问题，提供一种对气流干扰小、排气性能好、连续收集地表一定高度所有方向输沙、自动记录累积集沙量动态变化过程的一种近地表风沙流输沙自计监测方法。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有自计集沙仪监测方法存在的不足，提供一种近地表风沙流输沙自计监测方法，该方法中所涉及的装置有：采沙器、储沙称重装置、沙面保护装置以及太阳能供电装置和数据采集装置；将储沙称重装置埋于地表以下，采沙器安装在地表，并与储沙装置连接在一起，沙面保护装置套接在采沙器周边地表上，太阳能供电装置和数据采集装置安装于附近地表，通过电缆线与供电装置、称重装置、采沙器和数据采集装置连接；采沙器随风转动，将捕获的沙物质收集导入到储沙装置中，由电子天平完成称量工作，数据采集器把称重数据采集并存储起来，太阳能电池板和电瓶为采沙器和数据采集装置提供工作电源，沙面保护装置维持周边地面环境稳定。该方法适于野外风沙流自计监测，对地表气流扰动小，集沙空间大，能够克服内部气流对称重的扰动，可以收集所有方向的输沙，定时称量累积集沙重量，并将这些数据及时存储起来，可以获得一段时间内所有风向的输沙总量，而且可以获得集沙量的动态变化数据，即可实现近地表风沙流输沙自计监测。在野外恶劣环境、无人看管条件下，可以实现风沙流全天候定点观测，连续观测时段长，可以极大减轻野外劳动强度。

本发明所述的一种近地表风沙流输沙自计监测方法，该方法中所涉及装置为：采沙器、储沙称重装置、沙面保护装置以及供电装置和数据采集装置，具体操作按下列步骤进行：

a、选择一个平坦地块，浇透水，将储沙称重装置埋于地表以下，采沙器安装在地表，并与储沙称重装置连接，沙面保护装置套接在采沙器周边地表上，太阳能供电装置和数据采集装置通过电缆线与固定在附近的采沙器和称重装置连接；

b、采沙器随风转动，将捕获的沙物质收集导入到储沙称重装置中，由电子天平完成称量工作，太阳能供电装置为采沙器、储沙称重装置和数据采集装置提供工作电源，再由数据采集器将累积称重数据和采样时间被每隔一定时间间隔存储起来，直接用数据线导入电脑，或远程数据传送，即可实现近地表风沙流输沙自计监测。