测量悬移质、推移质、河床质和分析泥沙颗粒级配的各种仪器。 悬移质采样器 是用以采集河流悬移质水样的仪器。常用的仪器有瞬时式和积时式两类。属于瞬时式的主要有横式采样器(见图)。器身为一薄壁钢管制成的圆筒,容积0.5~2.0立方分米。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。
悬移质采样器 是用以采集河流悬移质水样的仪器。常用的仪器有瞬时式和积时式两类。属于瞬时式的主要有横式采样器(见图)。器身为一薄壁钢管制成的圆筒,容积0.5~2.0立方分米。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,单点取样成果代表性差。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,测定某一时段内时均含沙量的仪器,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,压缩器内空气使与器外水体的静水压力相平衡,藉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。除上述常用仪器外,还有同位素测沙仪,可以在野外连续测记含沙量的变化。
横式采样器示意图
推移质采样器 是采集河流推移质沙样,测定单位宽度的推移质输沙率的仪器。其型式有以下两种:①网式推移质采样器:用于卵石推移质测验,其底部为铁丝圆环编成的软网,能较好地适应河底地形的起伏变化。②压差式推移质采样器:仪器身向后扩散,利用出水口面积大于进水口面积所形成的负压,可以调节仪器进口流速使其与天然流速接近。属于这类仪器的有长江78型沙质推移质采样器。该仪器器身前部上方装有加重铅块,尾部装有浮筒,仪器在水下的重心位于前半部,因而使仪器口门在复杂的床面上能较好的伏贴河床。仪器口门底部安有护板,护板前沿作成向前倾斜的刀口形,当仪器放置在床面时,刀口插入河床,可以防止取样时在口门处形成淘刷坑。
河床质采样器 采集床面或床面以下一定深度内泥沙样品的仪器。其型式有拖曳式(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,主要用于采集粒径在10毫米以下的砾石和粗、细沙样品。①拖沙筒是由一具有锐缘的圆筒和系于筒上的拖绳构成。筒的末端装有可以卸取的盛样瓶,使圆筒平卧河底,拖曳取样。拖绳上附有重球,用以改善取样效果。②挖斗式采样器由挖斗、限定挖斗位置的卡爪以及铅鱼壳体等部分组成。采样器下放到河底时,位于铅鱼底部的接触杆抬升,使挖斗的限位卡爪松开,随后收绞起重索,借仪器自重带动挖斗翻转取样。③活塞式采样器,取样时将圆筒(管)压入河床,随着样品进入管内,使管内活塞上升,借活塞移动所形成的部分真空,可以使样品维持在筒内不致漏失。
泥沙颗粒分析仪器 是测定泥沙样品的粒径及各粒径组的沙重占样品总重百分比的设备。仪器的主要种类有:①分析筛由一组具有各种不同孔径的筛子组成,按筛孔孔径大小自上而下相互套合叠放。它适用于分析粒径为0.1~100毫米的沙、砾和卵石样品。②粒径计是一长110厘米,内径4.0厘米的玻璃管,用于分析粒径为0.05~0.5毫米的泥沙样品。分析的原理和方法是,管内盛满清水,沙样自管顶注入,根据各组沙样沉至管底所经时间,测定其沉速,并由沉速与粒径关系的计算公式求出分组沙样粒径(又称沉降粒径),再根据各组沙样的重量,便可得出沙样级配、与粒径计相类似的分析设备,尚有管径为2.1~10.0厘米、管长为120~180厘米的各种尺寸的可见积累管,用于分析粒径为0.05~2.0毫米的粗、细沙。③吸管分析法及其分析设备,适用于分析粒径小于0.1毫米及浓度为0.3~2.0%的泥沙样品。分析的原理和方法是,将沙样注于盛无盐水的玻璃量筒中并充分搅拌均匀,随即用吸管吸取浑液总浓度,再等到某粒径泥沙自水面沉降到某规定深度时,用吸管吸出位于该深度处的薄层悬液,此悬液浓度与悬液总浓度的百分比,即为小于某粒径的沙重百分数,再根据泥沙颗粒沉降到吸样位置所需的时间算出沉降速度,并由沉速与粒径关系的计算公式,求出分组沙样粒径,由此可以得出样品的颗粒级配。④消光法分析仪:仪器由光学系统、沉降盒和记录显示仪等部分组成。一般适于分析粒径小于0.05毫米和浓度为0.05~0.1%的泥沙样品。测定沉降粒径的原理与吸管法同。小于某粒径沙重百分数,系应用悬浮浑液的消光原理来测定,即光线通过泥沙浑液后,光强削弱,此被削弱的光强与泥沙浓度成正比,测定光强的变化,即可得出泥沙浓度的变化,从而求出小于某粒径沙重百分数,得出泥沙级配。
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