本發(fā)明涉及一種用于測(cè)定收集野外風(fēng)沙流中沙粒水平躍移和垂直降塵的儀器。

背景技術(shù)：

風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)主要是對(duì)風(fēng)沙流的流向量進(jìn)行測(cè)量，即包括風(fēng)的觀測(cè)與輸沙率的觀測(cè)。輸沙率是單位時(shí)間的斷面輸沙量，它是通過(guò)觀測(cè)單位時(shí)間內(nèi)的輸沙量來(lái)獲得。輸沙量數(shù)據(jù)的獲得則可由不同的集沙儀進(jìn)行測(cè)定。而風(fēng)的觀測(cè)主要通過(guò)各種測(cè)風(fēng)儀器顯示來(lái)獲得。

風(fēng)沙流是在風(fēng)力作用下的移動(dòng)現(xiàn)象。風(fēng)攜帶各種不同的沙粒，使其發(fā)生不同距離的位移，通常稱風(fēng)的搬運(yùn)作用。當(dāng)近地面的風(fēng)速大于每秒5-6米/秒時(shí)，0.1～0.25毫米粒徑的沙粒就能被搬運(yùn)形成風(fēng)沙流。觀測(cè)試驗(yàn)顯示，被風(fēng)吹揚(yáng)的沙粒的顆粒大小和風(fēng)速成正比。另外風(fēng)沙流中的含沙量也與高度有關(guān)。據(jù)觀察，風(fēng)沙流中的絕大部分沙粒都在近地表10厘米以下，并隨著風(fēng)速的增大而增多，風(fēng)沙粒的運(yùn)動(dòng)方式有3種：①﹤0.2毫米的沙粒在風(fēng)速每秒5米時(shí)呈懸浮狀態(tài)移動(dòng)稱懸?。虎跉饬髦酗w躍的顆粒，降落時(shí)碰撞地面而產(chǎn)生的回彈稱躍移；③躍移顆粒對(duì)地面較大顆粒沖擊后，緩慢向前移動(dòng)稱蠕移。

我國(guó)是一個(gè)受沙漠化侵蝕比較嚴(yán)重的國(guó)家。全國(guó)沙漠化土地已達(dá)358萬(wàn)平方公里，占全國(guó)土地面積的37%，而且沙漠化土地仍以2100平方公里/米的速度增長(zhǎng)。為了根治荒漠化必須研究風(fēng)沙流動(dòng)規(guī)律和風(fēng)沙與環(huán)境的關(guān)系。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，沙通量的測(cè)定需長(zhǎng)期定點(diǎn)多方位收集觀測(cè)數(shù)據(jù)，而且要求沙通量的觀測(cè)結(jié)果能與風(fēng)速、風(fēng)向建立相互關(guān)系，以便進(jìn)行風(fēng)沙流的研究和工程計(jì)算。目前，測(cè)定野外空曠沙粒呈懸浮狀態(tài)移動(dòng)和沙粒降落時(shí)碰撞地面而產(chǎn)生的回彈躍移的集沙儀已得到應(yīng)用。但是，在降雨好的毛烏素沙地、科爾心沙地，應(yīng)用現(xiàn)有的集沙儀取樣品時(shí)里面存有大量積水，積水多時(shí)會(huì)把收集的沙塵沖走，影響輸沙率測(cè)量精度，其次時(shí)間長(zhǎng)集沙儀被雨水腐蝕而損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

從生產(chǎn)測(cè)量的實(shí)際出發(fā)，本發(fā)明的目的旨在提供一種防水式四方位沙塵水平收集與垂直降塵采集儀，用于濕潤(rùn)半濕潤(rùn)沙地降雨條件好的地區(qū)測(cè)定農(nóng)田抗風(fēng)沙流中沙粒躍移量和垂直降塵量，可以獲得風(fēng)沙流在單位時(shí)間里單位面積沙粒對(duì)農(nóng)田沙塵躍移和高層的垂直降塵量收集。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：

1、一種防水式四方位沙塵水平收集與垂直降塵采集儀，主要由不銹鋼保護(hù)桶、頂蓋、梯形沙塵收集通道、降塵收集圓筒、接沙漏斗、接沙桶、降塵收集桶、降塵漏斗和雨水倒流防雨板構(gòu)成。保護(hù)桶桶外有把手，桶內(nèi)設(shè)置分隔擋，分隔擋內(nèi)安放接沙桶，桶內(nèi)部焊有沙塵深度計(jì)量尺，接沙桶上部外側(cè)有提手，保護(hù)桶中間安放降塵收集桶，上部有頂蓋，頂蓋上焊有對(duì)稱的梯形沙塵收集通道，并用上下兩個(gè)固定環(huán)連接固定梯形沙塵收集通道，通道上有梯形進(jìn)沙口，梯形進(jìn)沙口面朝桶外，底部有雨水倒流防雨板，梯形沙塵收集通道有氣流通道，氣流通道有排氣孔，排氣孔焊有阻沙排氣網(wǎng)，梯形沙塵收集通道與頂蓋貫通，梯形沙塵收集通道底部焊有接沙漏斗，漏斗底部有阻沙網(wǎng)，并且對(duì)應(yīng)保護(hù)桶內(nèi)接沙桶，頂蓋中間焊有貫通的降塵收集圓筒，降塵收集圓筒上蒙有不銹鋼網(wǎng)，不銹鋼網(wǎng)上放置玻璃球，下部焊有降塵漏斗，降塵漏斗對(duì)應(yīng)保護(hù)桶內(nèi)的降塵收集桶，接沙漏斗和降塵漏斗對(duì)應(yīng)各自的接沙桶和降塵收集桶上用不銹鋼螺絲擰緊到保護(hù)桶內(nèi)不銹鋼螺母上。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是：

本發(fā)明保護(hù)桶、接塵桶采用不銹鋼材料可以在濕潤(rùn)沙地長(zhǎng)期安放，梯形進(jìn)沙口采用梯形進(jìn)沙通道以減小風(fēng)的阻力。其特點(diǎn)是：1.梯形進(jìn)沙口有對(duì)稱4個(gè)方位，可以長(zhǎng)期收集東西南北4個(gè)方向的沙粒，風(fēng)沙流通過(guò)梯形通道進(jìn)行風(fēng)沙流分離，降塵收集圓筒排氣口氣流通過(guò)不銹鋼網(wǎng)排出，減少風(fēng)沙氣流對(duì)通道的沖擊，提高集沙效率；2. 梯形進(jìn)沙口底部有雨水倒流防雨板，減少進(jìn)入接沙桶內(nèi)的雨水，提高了測(cè)量精度。梯形進(jìn)沙口與梯形集沙通道形成貫通的沙通道，當(dāng)風(fēng)沙流掠過(guò)圓筒時(shí)，很方便地收集不同方位的沙粒。因而測(cè)得的數(shù)據(jù)與風(fēng)向、風(fēng)速資料建立相關(guān)關(guān)系；3. 保護(hù)桶中間有不銹鋼降塵收集圓筒，底部漏斗與降塵收集桶對(duì)應(yīng)，塵埃在降塵收集桶里堆積，到一段時(shí)間取出稱重。由于降塵裝置是上下兩部分，降塵就不會(huì)被風(fēng)掏蝕掉。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于攜帶和在不同類型農(nóng)田、草地、戈壁、沙漠和湖邊上安裝，使用方便?？蓮V泛應(yīng)用于林業(yè)學(xué)、生態(tài)學(xué)、風(fēng)沙物理學(xué)的研究，鐵路、公路、水庫(kù)、工礦工程防沙效益觀測(cè)等方向的研究，是觀測(cè)建筑物、列車車體、汽車風(fēng)沙流躍移量必不可少的一種儀器。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的俯視圖。

具體實(shí)施方式

如圖1-2所示，一種防水式四方位沙塵水平收集與垂直降塵采集儀，主要由不銹鋼保護(hù)桶1、頂蓋2、梯形沙塵收集通道4、降塵收集圓筒9、接沙漏斗中10、接沙桶11、降塵收集桶12、降塵漏斗13和雨水倒流防雨板14構(gòu)成。保護(hù)桶1口徑為400㎜，高為400㎜。桶外有把手16，桶壁用不銹鋼螺絲22緊固，桶內(nèi)設(shè)置4個(gè)分隔擋18，分隔擋18內(nèi)分別安放接沙桶11，桶內(nèi)部焊有沙塵深度計(jì)量尺15，接沙桶11上部外側(cè)有提手17，保護(hù)桶1中間安放降塵收集桶12，上部有頂蓋2，頂蓋2上焊有4個(gè)對(duì)稱的梯形沙塵收集通道4，并用上下兩個(gè)固定環(huán)8連接固定4個(gè)梯形沙塵收集通道4，通道上有梯形進(jìn)沙口3，梯形進(jìn)沙口3面朝桶外，底部有雨水倒流防雨板14，雨水倒流防雨板14通過(guò)不銹鋼螺母21固定于頂蓋2，梯形沙塵收集通道4后部有氣流通道5，氣流通道5有排氣孔6，排氣孔6焊有400目不銹鋼阻沙排氣網(wǎng)7，氣流通過(guò)阻沙網(wǎng)進(jìn)入排氣通道5排出，沙粒進(jìn)入進(jìn)沙口3由于底部倒流防雨板15阻擋雨量進(jìn)入。梯形沙塵收集通道4與頂蓋2貫通，梯形沙塵收集通道4底部焊有接沙漏斗10，底部有阻沙網(wǎng)，并且對(duì)應(yīng)保護(hù)桶內(nèi)4個(gè)接沙桶11。風(fēng)沙流進(jìn)入梯形沙塵收集通道4后通過(guò)阻沙網(wǎng)碰撞彈回到接沙漏斗10內(nèi)后流入到對(duì)應(yīng)保護(hù)桶內(nèi)4個(gè)接沙桶11中堆積。頂蓋2中間焊有貫通的降塵收集圓筒9，降塵收集圓筒排氣口上蒙有80目不銹鋼網(wǎng)19，不銹鋼網(wǎng)19上放置5mm玻璃球20，下部焊有降塵漏斗13，降塵漏斗13對(duì)應(yīng)保護(hù)桶1內(nèi)的降塵收集桶12，接沙漏斗10和降塵漏斗13對(duì)應(yīng)各自的接沙桶11和降塵收集桶12上用不銹鋼螺絲22擰緊到保護(hù)桶內(nèi)不銹鋼螺母21上。垂直降塵通過(guò)直徑150㎜降塵收集圓筒排氣口收集大氣垂直降塵，塵埃降落到降塵收集漏斗13內(nèi)的不銹鋼網(wǎng)19上，玻璃球20放在不銹鋼網(wǎng)19上，風(fēng)力吹動(dòng)不銹鋼網(wǎng)19上玻璃球20轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦使降塵通過(guò)降塵收集漏斗13流入到接塵桶12內(nèi)堆積。進(jìn)入的沙塵粒在接沙桶12內(nèi)堆積。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間觀測(cè)沙塵深度計(jì)量尺15的高度。

測(cè)量時(shí)，先將防水式四方位沙塵水平收集與垂直降塵采集儀安裝到不同的地面上，保護(hù)桶口與地面平齊，把接沙桶11分別放入保護(hù)桶1內(nèi)的隔檔內(nèi)，再把接塵桶12放入保護(hù)桶1內(nèi)中間然后將頂蓋2蓋在保護(hù)桶1上，接沙漏斗10和降塵漏斗13對(duì)應(yīng)各自的接沙桶和接塵桶上用螺絲22擰緊到保護(hù)桶內(nèi)螺母21上，4個(gè)梯形進(jìn)沙口3并與地面垂直，與風(fēng)向平行，進(jìn)沙口3底部倒流防雨板14略高地面，當(dāng)風(fēng)沙流來(lái)臨時(shí)，開(kāi)始記錄時(shí)間、風(fēng)向，風(fēng)速值。風(fēng)沙流進(jìn)入梯形通道內(nèi)，在風(fēng)壓的沖擊下風(fēng)沙流沿水平方向進(jìn)入后排氣口內(nèi)風(fēng)沙流通過(guò)400目不銹鋼沙網(wǎng)阻擋，氣流通過(guò)不銹鋼排氣網(wǎng)7排出，沙粒經(jīng)過(guò)排氣網(wǎng)阻擋流入接沙漏斗中10下落流入各自接沙桶11內(nèi)，沙粒在接沙桶11內(nèi)儲(chǔ)存、堆積。經(jīng)過(guò)一段積沙時(shí)間風(fēng)沙流過(guò)后，打開(kāi)頂蓋上螺絲22，按方向順序?qū)⒔由惩皟?nèi)的沙粒倒入稱重容器內(nèi)里，用天平稱重計(jì)量?？蓮牟煌较蛴?jì)算出單位面積和單位時(shí)間流進(jìn)積沙管的沙通量。根據(jù)集沙儀測(cè)量結(jié)果計(jì)算輸沙率公式：

式中q——輸沙率（g/m·min），m——集沙量（g），t——觀測(cè)時(shí)間(min)，d——集沙儀寬度（cm）。