[实用新型]水体中悬移质泥沙、表层沉积物一体化快速采集分离装置

说明书

技术领域：

本实用新型与水体泥沙采集分离装置有关。特别与可应用于水体中悬移质泥沙以及表层沉积物一体化快速采集分离装置有关。

背景技术：

天然河流中的泥沙分为悬移质和推移质。推移质泥沙粒径较大(如卵砾石)，在河流中滚动、滑动、跳跃、层移。悬移质泥沙粒径较小，在河流中处于长期悬浮状态，是污染物质迁移、转化的主要载体。因而在水-沙-污染物相互作用的研究中主要以悬移质泥沙为主导。此外，与悬移质泥沙接触的表层沉积物(又称床面泥沙、底泥)也是吸附、蓄积、释放污染物的主要载体。悬移质泥沙、底泥的采集对于环境污染水文等方面的研究至关重要。

水体中悬移质泥沙粒径非常小(一般＜63μm)，可在水体中长期悬浮，很难使其沉降。为能够取到足够量的泥沙样品，往往需要抽取大量的水带回实验室后再用离心机分离。以长江上游三峡库区水体为例，悬移质泥沙多年平均含量在0.5～2.0kg/m³，若需取500克悬移质泥沙样品，则至少需要抽取0.25～1吨水，注意这里还没考虑样品在运输及分离操作上可能带来的损失，实际采水量可能大于1吨。显然这种方法不可能满足大流域的样品采集达到监测该流域水土流失状况的目的。

目前采集悬移质泥沙常用的仪器有瞬时式和积时式两类。①瞬时式采样器，主要是横式采样器。取样筒由薄壁钢管制成，容积0.5～2.0升，两端有盖，盖缘装有拉力弹簧。采样时，张开筒盖，水流从筒中流过，然后操纵开关，借弹簧拉力将筒盖关闭，采集水样。这种仪器结构简单，适用范围广。缺点是受泥沙脉动影响严重，单点取样成果的代表性差。采集泥沙效率低，在实际使用时常需要三个月至1年时间才有可能采集到足够样品。因为采样器需系在线缆上或沉入河底，所以在洪水期易被水流冲走。此外还常出现遗失或被盗的现象。②积时式采样器，有积点式和积深式两种。积点式采样器是在测点上吸取水样，测定某一时段内平均含沙量的仪器，器内有水样仓和调压仓，两者用连通管连接，仪器入水后，调压仓内进水，空气受压缩使采样器内外静水压力相平衡，以保持仪器取样时进水管内流速与天然流速一致。积深式采样器是一种沿垂线连续吸取水样，测定垂线平均含沙量的仪器，适用于浅水河流取样。取样时，要求仪器提放速度均匀并小于垂线平均流速的三分之一。可见该类采样器操作复杂，采样量也难以满足要求。有研究者曾试过泵抽水后滤芯过滤的方法，由于悬移质泥沙粒径非常小(如长江上游三峡库区水体中悬移质泥沙70％低于50微米，30％小于4微米)，滤芯孔径要求在数微米范围内，滤芯很容易阻塞，过滤速度很慢。滤芯一旦阻塞难以回收利用，因而使用成本很高，效率很低。因无快速有效的即时采样器，在洪水期水土保持工作者常因取不到足够量的样品而错失研究良机。

目前采集底泥常用的仪器有拖曳式(如拖沙筒等)、挖掘式(如挖斗式采样器等)和钻式(如活塞式采样器等)三类，用于采集床面或床面以下一定深度内泥沙样品，粒径在10毫米以下的砾石和粗、细沙样品，但对卵石床层的底泥，此类仪器采集具有相当大的难度。

实用新型内容：

本实用新型的目的是为了克服已有技术的不足，提供一种成本低廉、结构合理、便于携带，易操作、维护、使用寿命长，有助于悬移质泥沙、表层沉积物一体化快速采集分离的装置。

本实用新型的目的是这样来实现的：

本实用新型水体中悬移质泥沙、表层沉积物一体化快速采集分离装置，包括收集器，与收集器顶部密封连接相通的分离器，与分离器顶部密封连接相通的溢流导流锥，与溢流导流锥出口连接的溢流管，分离器从下向上依次设置有第一倒圆锥形腔、第二倒圆锥形腔，第一倒圆锥形腔的锥度大于第二倒圆锥形腔，压力管一端从分离器第二倒圆锥形腔上部内壁圆周切线方向进入分离器，收集器安装在分离器下部并密封便于沙样排出后的储存，溢流管连接溢流导流锥排出去除泥沙的水。

上述的第一倒圆锥形腔、第二倒圆锥形腔的锥度分别为14～18度、3～5度。

上述的第一倒圆锥形腔、第二倒圆锥形腔的锥度分别为16度、4度。

上述的溢流导流锥伸入分离器中的锥体从下向上有导流圆锥形腔、圆柱形喉部。

上述的导流圆锥形腔的锥度为4～6度。

上述的导流圆锥形腔的锥度为5度。

上述的溢流导流锥伸入分离器中的锥体长高为分离器中第二倒圆锥形腔高度的50～70％，溢流导流锥中锥体与第二倒圆锥形腔内壁间形成上大下小的环形腔，补偿水在流动中的能量损失及调整沙的速度。

上述的分离器通过连接螺钉与收集器顶部密封螺纹连接，溢流导流锥通过连接螺钉和密封与分离器顶部密封螺纹连接，装、拆、使用方便。