[发明专利]一种近地表风沙流长期监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大气环境沙尘量长期监测方法，具体涉及一种近地表风沙流长期监测方法。 

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问题。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。按照收集原理，集沙仪可分为主动式和被动式，主动式多用于风洞内，而被动式由于使用方便，被大量使用。被动式集沙仪已发展出众多的类型。分析发现，它们存在以下问题：(1)大部分被动式集沙仪的储沙空间极为有限，只适合短时段观测，长时间观测集沙效率下降，误差增加；(2)部分只能收集一个方向的风沙流输沙，而少部分能够收集所有方向的输沙，对于后者，多数只将各方向的输沙混合收集，得到总输沙量，极少部分能够按照不同风向分别进行收集，得到各方向的输沙量。 

风沙监测集沙仪(专利号200620092161.9)是一种带有旋转装置的楔形集沙仪，不仅能够区分不同高度的输沙，而且收集所有风向的输沙总量，但是它的集沙空间较小，不适合长时间观测。风沙流流量监测仪(专利号200610105285.0)是一种带有旋转装置的管状集沙仪，进沙口均匀连接在一个剖开的金属管上，沙物质通过进沙口、金属管到达地下的储沙盒，可以收集所有风向的总输沙，它有较大的储沙空间，可以实现所有风向输沙较长时段观测。但该集沙仪的金属管没有排气装置，而将通气孔设计在集沙桶的盖板上，集沙管内涡流发育，沙颗粒容易溢出，导致整体集沙效率降低。不同风向定点集沙 仪(专利号97229178.4)是一种圆筒形集沙仪，圆筒的侧壁从上到下安装有进沙口和引沙通道，圆筒中间为排气通道，各方向的沙粒经引沙通道收集到地下相应的集沙盒中。它有较大的储沙空间，可以实现不同风向输沙较长时段观测，获得所有方向的总输沙量。但它地上部分为圆筒形，体积较大，对风沙流场干扰较大，同时进沙口从上到下呈均匀布设，下层对风沙流阻力较大，导致观测误差增大。 

本发明针对以上几种全向被动式集沙仪风沙流输沙观测方法存在的问题，同时借鉴它们的优点，提供出一种对气流干扰小、排气性能好、集沙空间大、区分风向收集积沙的近地表风沙流输沙监测方法。 

发明内容

本发明的目的是针对现有上述监测方法存在的不足，提供一种适于风沙流长期监测的集沙仪和监测方法，该方法中涉及装置地上部分为采沙装置由采沙器、风力驱动转向装置及地面保护环组成，地下部分为储沙装置由固定外桶及集沙盒组成。自然风力作用下风向标产成旋转力矩，围绕轴承、转轴，支撑杆带动旋转圆盘及与它焊接在一起的采砂器随风转动。采用该方法可以利用风力驱动采沙器转动，使进沙口始终正对风向，而同一风向范围的输沙都收集在同一个积沙盒中，能够有效防止采沙器周围风蚀造成的观测数据失真现象发生，大的储沙空间能够实现长时间连续观测。该方法适合于野外无人看管条件下风沙流长期定点观测，可以减轻观测者的野外工作强度。 

本发明所述的一种近地表风沙流长期监测方法，该方法中涉及装置的地上部分采沙装置由采沙器、风力驱动转向装置及地面保护环和地下部分储沙装置为固定外桶及集沙盒组成，其中采沙器是由叠加进沙通道(1)、导沙通道(3)、排气网(2)、出沙口(4)、挡沙槽(5)、辅助挡沙板(25)和采沙器口罩(6)组成；风力驱动转向装置是由旋转圆盘(7)、支撑杆(8)、尾翼(9)、转轴(10)、旋转轴承(11)、固定环(12)、固定螺丝(13)组成；地面保护环是 由圆环(23)和裙边(24)组成；固定外桶是由固定外桶(17)和支撑横杆(19)组成。具体操作按下列步骤进行： 

a、选择一个地形平坦地块，用铁锹挖一个略大于固定外桶(17)直径的圆坑，坑深度稍大于固定外桶(17)的高度，坑底部铺衬木板或砖，平整； 

b、将固定外桶(17)放于坑内，固定外桶(17)的上沿与地表平齐，用罗盘定出“北”方向，旋转固定外桶(17)，使任一相邻两支撑横杆(19)之间的桶壁中线刻度(21)对准正北方向，并在桶壁中线(21)上用记号笔标出“N”，同样在其它的相邻两支撑横杆(19)之间的桶壁中线(21)上标出相应方位；再将挖出的土回填到桶外与坑壁之间的间隙，并踏实； 

c、将集沙盒(18)分别放置于相邻支撑横杆(19)之间，集沙盒(18)的折边(22)悬挂在两边的支撑横杆(19)上，用记号笔在各集沙盒外壁上写上与桶壁上标示的方位；