野外河床演变情况下测量潜流带实验装置及其实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术一种野外河床演变情况下测量潜流带实验装置，包括在河床底部开挖有基坑，该基坑的底部铺设有滤水型土工织物，该土工织物上方设有由若干个组合式塑料板拼接围成的长方形容器，该长方形容器底部固定于河床上；所述组合式塑料板由若干开有圆孔的塑料板组合而成，上下塑料板之间留有取样孔，该取样孔的外侧覆有薄木片，内侧覆有薄膜；长方形容器内部盛放有堆积成波浪状的砂砾，该砂砾上方铺设有塑料网，该塑料网通过搭扣搭接在组合式塑料板上。本发明专利技术通过搭建沙坡并对沙坡上覆水进行理化分析，采用该实验装置对沙坡内部进行分层分块取样从而得到潜流带河床内部河床演化的情况，采用设计合理的实验装置，且易于在地形条件复杂的野外开展实验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水流检测领域，尤其涉及一种野外河床演变情况下测量潜流带实验装置及其实验方法。
技术介绍
在自然河流中，地表水与浅层地下水的相互作用过程称为潜流交换，这一过程对其中底栖生物的生存，物质循环以及能量交换具有重要的影响，同时地表水中的细颗粒如泥沙，微生物等也会随着水流进入潜流带内部从而对潜流带内部的河床组成造成影响。通常研究人员通过室内循环水槽实验，并结合数值模拟的方法来确定其潜流带内部河床的变化形式，然而这一过程往往做了很多的假定，不能完全符合真实河流中交换过程。现有技术中并没有对实际河流中潜流带河床内部演变过程的研究。因此，亟待解决上述问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的第一目的是提供一种效率高且取样方便的野外河床演变情况下测量潜流带实验装置。本专利技术的第二目的是提供该野外河床演变情况下测量潜流带实验装置的实验方法。技术方案：为实现以上目的，本专利技术所述的一种野外河床演变情况下测量潜流带实验装置，包括在河床底部开挖有基坑，该基坑的底部铺设有滤水型土工织物，该土工织物上方设有由若干个组合式塑料板拼接围成的长方形容器，该长方形容器底部固定于河床上，该长方形容器的外侧叠设有若干个可拆卸卡板；所述组合式塑料板由若干开有圆孔的塑料板组合而成，上下塑料板之间留有取样孔，该取样孔的外侧覆有薄木片，内侧覆有薄膜；长方形容器内部盛放有堆积成波浪状的砂砾，该砂砾上方铺设有塑料网，该塑料网通过搭扣搭接在组合式塑料板上；取样时，从中间向两边、从上向下进行取样，在沙坡上方往下插入隔离板，在取样孔中插入取样板，长方形容器被取样板、隔离板和塑料板分隔为若干个封闭容器，将取样板拆卸下来，然后插入取样器，将取样器取得的砂样带回实验室进行砂样密度、级配的测量和砂样中进入微生物的观察记录。优选的，所述组合式塑料板上开设有若干均匀布置的圆孔，该圆孔内插入圆柱状塑料棒；该组合式塑料板包括A型塑料板和B型塑料板，相邻塑料板之间榫连接；所述A型塑料板由开有圆孔的大塑料板和无孔大塑料板叠设而成，其中无孔大板位于长方形容器的外壁，开有圆孔的大板位于长方形容器的内壁；所述B型塑料板包括由若干个组合板拼接而成，该组合板由开有圆孔的小塑料板和无孔小塑料板叠设而成，其中无孔小塑料板位于长方形容器外壁，开有圆孔的小塑料板位于长方形容器内壁；左右组合板之间榫连接，上下组合板之间留有取样孔，该取样孔的外侧覆有薄木片，内侧覆有薄膜。进一步，所述A型塑料板和B型塑料板的四角通过带槽口的底座相互固定。其中，在所述长方形容器的外侧设有固定塑料墙，该固定塑料墙通过带槽口的底座固定于基坑上；所述固定塑料墙由若干个塑料板组成，左右相邻塑料板之间榫连接，上下相邻塑料板之间留有取样孔，通过柱状卡合件连接。优选的，所述长方形容器内部、对应于取样孔处设有用于固定取样板插入的支座。进一步，长方形容器内部上方设有用于固定隔离板的卡座，该卡座沿长方形容器的长度方向均布，每一卡座的位置对应于组合式塑料板的横向接缝处。优选的，所述隔离板由整块隔离片和可拆分隔离片叠设而成，可拆分隔离片由若干个隔离片通过塑料套筒和带把手的塑料棒配合连接而成。再者，所述长方形容器内壁上、位于砂砾的上方设有用于测量侧面水流流速的流速仪。本专利技术所述的采用野外河床演变情况下测量潜流带实验装置的实验方法，包括如下步骤：第一步：根据设计需求选择流域位置，在枯水期的河床上挖制基坑，并在基坑底部铺设一定厚度的滤水型土工织物，铺好后将预制的组合式塑料板拼装形成长方形容器，长方形容器的底部固定于河床上。第二步：将取样板插入长方形容器中的取样孔内，贯穿长方形容器，并从长方形容器的另外一侧伸出；根据取样板的位置组装固定塑料墙，并通过带槽口的底座将固定塑料墙固定于基坑上；将取样板抽出，在长方形容器中的圆孔中插入圆柱状塑料板；第三步：制备沙坡，将用去离子水清洗过的沙子放置入长方形容器中，沙坡高度高于最上层的薄木板，沙砾的表面覆盖有一层塑料网，并用搭环搭接在组合式塑料板上；第四步：长方形容器内砂砾的上方设置有用于测量侧面水流流速的流速仪，将可拆卸卡板和长方形容器上的无孔塑料板卸下，卸下无孔的塑料板后在相邻开有圆孔的塑料板之间插入密封条；在整个实验过程中每隔8小时对长方形容器覆水取样，测量其中悬沙的含量和粒径分布；第五步：等待基坑再次漏出水面后，首先在开有圆孔的塑料板侧边围上无孔塑料板，然后将基坑内的水排出；待基坑内水流排净后，开始取样，长方形容器分为M个断面N层，其中M和N为奇数；为了保证沙坡的稳定从中间的断面向两边的断面进行取样，将两块隔离板分别插入相邻支座之间的缝隙中直至隔离板插入进长方形容器的底部且标记线与长方形容器的顶端重合，并通过卡座固定，将四块取样板分别插入到四层固定塑料墙的取样孔和B型组合塑料板的取样孔内，直至取样板尾端的刻度线与长方形容器的边缘平齐；第六步：分层取样，对取样断面从上至下进行取样；将固定塑料墙和隔离板中可拆分隔离片分别拆解开，再将拆分下来的隔离板和塑料板组合成一个取样容器，将隔离板中整块隔离板固定，在取样板上预留的圆孔内插入固定用的圆柱状塑料棒，抬起取样容器，将隔离板、塑料板和取样板形成的取样容器放置一边；对于同一断面只保留第二层和第四层取出的沙砾样本，重复第五步和第六步直至整个长方形容器均完成取样；第七步：将取样器放入取样容器中，打开取样容器，将采集的取样器装箱送入实验室；第八步：将取样器放入烘箱中烘干，然后在电子秤上称量得到质量m1，结合预测的取样器的质量m0和取样器的体积V从而可以得到沙子密度将取样器中的沙子取出进行筛分，得到其粒径分布曲线和中值粒径，特别的将筛分出的最细的颗粒用马尔文粒度分析仪进一步测量其粒径分布；第九步：取筛分的砂样进行观测，首先观察其中可能存在的肉眼可见的生物，然后将砂样至于显微镜下，记录观察其中的藻类或微生物。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下显著优点：(1)本专利技术通过搭建沙坡并对沙坡上覆水进行理化分析，采用该实验装置对沙坡内部进行分层分块取样从而得到潜流带河床内部河床演化的情况，采用了廉价易得的实验材料，以及设计合理的实验装置，且易于在地形条件复杂的野外搭建实验设备，并开展实验；(2)本专利技术在河床上铺一定厚度的滤水型土工织物，并在砂砾的表面覆盖了一层孔径较小的塑料网，在沙坡四周设置了带孔的塑料板，保障在实验过程中细砂尽可能少的随着水流流出，进而导致沙坡形态的损毁改变；同时又最大限度的保证了沙坡周边的水流特性不受实验装置的影响；(3)本专利技术设置了可拆卸塑料板，在堆沙坡时防止沙砾的流出有利于沙坡的塑形，在拆卸实验装置和基坑排水时不影响沙坡的形态稳定性；(4)塑料板之间的缝隙设有密封条，从而在基坑排水时，长方形容器内部的水流几乎不产生流动，进而减少了水流流动对沙坡的扰动，从而保证了沙坡取样的稳定。(5)本专利技术在组装长方形容器时先将取样板插入容器中，并根据取样板的位置组装固定塑料板，同时长方形容器内部还设有固定取样板的支座，保证了取样板在实验取样阶段插入长方形容器中保持平直不会歪斜，取样器插入沙坡时避开了支座，从而减少支座对水流运动特性的干扰所带来的实验误差；(6)组装完毕取样板拔出后，在原先取样板插入的位置外侧设置有薄木板，内侧设薄膜，从而可以增强整个结构的稳定性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种野外河床演变情况下测量潜流带实验装置，其特征在于：包括在河床底部开挖有基坑(1)，该基坑(1)的底部铺设有滤水型土工织物(2)，该土工织物(2)上方设有由若干个组合式塑料板(3)拼接围成的长方形容器(4)，该长方形容器(4)底部固定于河床上，该长方形容器(4)的外侧叠设有若干个可拆卸卡板(21)；所述组合式塑料板(3)由若干开有圆孔的塑料板组合而成，上下塑料板之间留有取样孔(5)，该取样孔(5)的外侧覆有薄木片(6)，内侧覆有薄膜；长方形容器(4)内部盛放有堆积成波浪状的砂砾(7)，该砂砾(7)上方铺设有塑料网(8)，该塑料网(8)通过搭扣搭接在组合式塑料板(3)上；取样时，从中间向两边、从上向下进行取样，在沙坡上方往下插入隔离板(9)，在取样孔(5)中插入取样板(10)，长方形容器(4)被取样板(10)、隔离板(9)和塑料板分隔为若干个封闭容器，将取样板(10)拆卸下来，然后插入取样器(11)，将取样器(11)取得的砂样带回实验室进行砂样密度、级配的测量和砂样中进入微生物的观察记录。

【技术特征摘要】
1.一种野外河床演变情况下测量潜流带实验装置，其特征在于：包括在河床底部开挖有基坑(1)，该基坑(1)的底部铺设有滤水型土工织物(2)，该土工织物(2)上方设有由若干个组合式塑料板(3)拼接围成的长方形容器(4)，该长方形容器(4)底部固定于河床上，该长方形容器(4)的外侧叠设有若干个可拆卸卡板(21)；所述组合式塑料板(3)由若干开有圆孔的塑料板组合而成，上下塑料板之间留有取样孔(5)，该取样孔(5)的外侧覆有薄木片(6)，内侧覆有薄膜；长方形容器(4)内部盛放有堆积成波浪状的砂砾(7)，该砂砾(7)上方铺设有塑料网(8)，该塑料网(8)通过搭扣搭接在组合式塑料板(3)上；取样时，从中间向两边、从上向下进行取样，在沙坡上方往下插入隔离板(9)，在取样孔(5)中插入取样板(10)，长方形容器(4)被取样板(10)、隔离板(9)和塑料板分隔为若干个封闭容器，将取样板(10)拆卸下来，然后插入取样器(11)，将取样器(11)取得的砂样带回实验室进行砂样密度、级配的测量和砂样中进入微生物的观察记录。2.根据权利要求1所述的野外河床演变情况下测量潜流带实验装置，其特征在于：所述组合式塑料板(3)上开设有若干均匀布置的圆孔，该圆孔内插入圆柱状塑料棒(19)；该组合式塑料板(3)包括A型塑料板(301)和B型塑料板(302)，相邻塑料板之间榫连接；所述A型塑料板(301)由开有圆孔的大塑料板和无孔大塑料板叠设而成，其中无孔大板位于长方形容器(4)的外壁，开有圆孔的大板位于长方形容器(4)的内壁；所述B型塑料板(302)包括由若干个组合板(303)拼接而成，该组合板(303)由开有圆孔的小塑料板和无孔小塑料板叠设而成，其中无孔小塑料板位于长方形容器外壁，开有圆孔的小塑料板位于长方形容器内壁；左右组合板之间榫连接，上下组合板之间留有取样孔(5)，该取样孔(5)的外侧覆有薄木片(6)，内侧覆有薄膜。3.根据权利要求2所述的野外河床演变情况下测量潜流带实验装置，其特征在于：所述A型塑料板(301)和B型塑料板(302)的四角通过带槽口的底座(12)相互固定。4.根据权利要求1所述的野外河床演变情况下测量潜流带实验装置，其特征在于：在所述长方形容器(4)的外侧设有固定塑料墙(13)，该固定塑料墙(13)通过带槽口的底座(12)固定于基坑(1)上；所述固定塑料墙(13)由若干个塑料板组成，左右相邻塑料板之间榫连接，上下相邻塑料板之间留有取样孔(5)，并通过柱状卡合件(14)连接。5.根据权利要求1所述的野外河床演变情况下测量潜流带实验装置，其特征在于：所述长方形容器(4)内部、对应于取样孔(5)处设有用于固定取样板(10)插入的支座(15)。6.根据权利要求1所述的野外河床演变情况下测量潜流带实验装置，其特征在于：所述长方形容器(4)内部上方设有用于固定隔离板(9)的卡座(16)，该卡座(16)沿长方形容器的长度方向均布，每一卡座(16)的位置对应于组合式塑料板(3)的横向接缝处。7.根据权利要求1所述的野外河床演变情况下测量潜流带实验装置，其特征在于：所述隔离板(9)由整块隔离片(901)和可拆分隔离片(902)叠设而成，可拆分隔离片(902)由若干个隔离片通过塑料套筒(17)和带把手的塑料棒配合连...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奕林，金光球，唐洪武，姜启豪，张沛，吴广昊，朱延涛，李凌，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32