一種分流式原位徑流瞬時(shí)及混合樣品采集裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種分流式原位徑流瞬時(shí)及混合樣品采集裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)面源污染是是最為重要且分布最為廣泛的面源污染，有數(shù)據(jù)顯示，面源污染約占總污染量的2/3，其中農(nóng)業(yè)面源污染占面源污染總量的68%~83%。而在我國(guó)，往往通過(guò)大量的肥料施用達(dá)到糧食高產(chǎn)的目的，肥料中所含有的氮、磷以及一些污染物在降雨時(shí)會(huì)通過(guò)徑流進(jìn)入水體。研究表明，徑流是農(nóng)業(yè)面源污染的主要載體，因此對(duì)農(nóng)田徑流進(jìn)行科學(xué)的研究對(duì)于控制面源污染具有重要意義。
[0003]目前農(nóng)田徑流的收集方法有很多，但是主要的徑流收集方法為修建徑流池，這種方式占地面積大，需要對(duì)農(nóng)田進(jìn)行大規(guī)模開(kāi)挖、澆筑和后期拆除等，對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境與農(nóng)田管理造成負(fù)面影響；并且還未曾實(shí)現(xiàn)徑流原位混合樣品與瞬時(shí)樣品同時(shí)自動(dòng)化收集，徑流的瞬時(shí)樣品采集還需耗費(fèi)大量的人力；因此，有必要針對(duì)農(nóng)田收集開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的收集裝置及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種分流式原位徑流瞬時(shí)及混合樣品采集裝置及其方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案:
一種分流式原位徑流瞬時(shí)及混合樣品采集裝置，外殼上部設(shè)有進(jìn)水口，外殼內(nèi)部設(shè)有多塊折流板，折流板上表面帶有斜坡，且折流板的三條邊與外殼相交，另一邊與外殼之間留有間隙，多塊折流板交錯(cuò)分布；折流板下方設(shè)有多塊帶孔布水板，其上表面帶有斜坡，帶孔布水板四條邊均與外殼相交，多塊帶孔布水板交錯(cuò)分布；外殼內(nèi)底部設(shè)有整流箱，帶孔布水板下方設(shè)有導(dǎo)流裝置，導(dǎo)流裝置用于將上方的徑流收集進(jìn)入整流箱內(nèi)；整流箱側(cè)面底部設(shè)有鏤空柵格；外殼側(cè)面下部設(shè)有多條分流管，分流管設(shè)置高度保持一致，且低于整流箱頂部所處高度且高于鏤空柵格頂部所處高度；分流管與采樣瓶相連，分流管上設(shè)有電磁閥，電磁閥與外殼之間的分流管上設(shè)有排水管，排水管與分流管之間的夾角介于0~90°，排水管開(kāi)口向上；雨水感應(yīng)器設(shè)置于外殼頂部，且與單片機(jī)相連；電磁閥受單片機(jī)控制；雨水感應(yīng)器、單片機(jī)及電磁閥由電源供電。
[0006]所述的導(dǎo)流裝置呈方形漏斗狀，且上部四邊均與外殼相交，下部漏斗狀出口位于所述的整流箱正上方，且漏斗狀出口在整流箱上表面的投影位于整流箱上表面內(nèi)部，且投影面積小于整流箱上表面面積。
[0007]所述的外殼設(shè)置于鏤空支架上，且除雨水感應(yīng)器外的部分均由防水罩包圍。
[0008]所述的鏤空支架上設(shè)有與采樣瓶數(shù)量對(duì)應(yīng)的槽孔，采樣瓶放置于鏤空支架上。
[0009]所述的排水管與分流管之間的夾角介于0~45°。
[0010]所述的單片機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序，分別控制不同電磁閥開(kāi)啟和閉合的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)徑流的分時(shí)段采集。
[0011]所述的分流管設(shè)置高度為高于鏤空柵格頂部1~3 cm。
[0012]所述的帶孔布水板上的孔洞沿徑流流動(dòng)方向由疏到密、由小到大進(jìn)行布設(shè)。
[0013]所述的進(jìn)水口上設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)，所述的分流管通過(guò)設(shè)置于采樣瓶進(jìn)口的塞子進(jìn)入采樣瓶，塞子上設(shè)有倒U型排氣管。
[0014]一種分流式原位徑流瞬時(shí)及混合樣品采集方法，包括如下步驟:
1)通過(guò)雨水感應(yīng)器感應(yīng)到降雨，當(dāng)降雨發(fā)生時(shí)，向單片機(jī)發(fā)送信號(hào)，單片機(jī)開(kāi)始工作；
2)將徑流導(dǎo)流至進(jìn)水口，通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)濾掉雜質(zhì)后進(jìn)入外殼內(nèi)；
3)將步驟2)的徑流排放至交錯(cuò)分布的折流板，使徑流在各折流板間Z形流動(dòng)，使徑流中的雜質(zhì)混合均勻，再將混合后的徑流排至帶孔布水板，通過(guò)帶孔布水板上沿徑流流動(dòng)方向由疏到密、由小到大進(jìn)行布設(shè)的孔洞實(shí)現(xiàn)徑流的進(jìn)一步均勻混合以及均勻布水；
4)將步驟3)處理后的徑流通過(guò)導(dǎo)流裝置排入側(cè)面底部設(shè)有鏤空柵格的整流箱，使整流箱內(nèi)部及外部的水位不斷升高，并沒(méi)過(guò)鏤空柵格；
5)在低于整流箱頂部所處高度且高于鏤空柵格頂部所處高度的外殼上設(shè)置相同高度的分流管，在水位繼續(xù)上升至分流管所在位置的過(guò)程中，利用整流箱對(duì)由整流箱和外殼包圍空間內(nèi)的徑流進(jìn)行整流，以消除水面的波紋及震動(dòng)，超過(guò)分流管最低高度的徑流由多條分流管等量排出；
6)單片機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)程序，在不同時(shí)刻打開(kāi)不同電磁閥，電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)的分流管內(nèi)的徑流則通過(guò)開(kāi)口向上的排水管排入鏤空支架，從而排出采集裝置；而電磁閥處于開(kāi)啟狀態(tài)的分流管內(nèi)的徑流則排入采樣瓶，采樣瓶?jī)?nèi)的氣體通過(guò)倒U型排氣管排出。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、由于本發(fā)明設(shè)計(jì)了徑流分流區(qū)，可以實(shí)現(xiàn)徑流均勻混合與分流，大大降低了徑流收集裝置的體積，可以實(shí)現(xiàn)便攜；
2、本發(fā)明使用不同采樣瓶上的電磁閥開(kāi)關(guān)分配雨水到各采樣瓶中，不要求步進(jìn)電機(jī)等高精度機(jī)械和電子裝置，可靠性更高；
3、本發(fā)明對(duì)于采樣瓶電磁閥開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的時(shí)間控制，達(dá)到了同時(shí)采集徑流混合樣品與分時(shí)段樣品的研究需求。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是一種分流式原位徑流瞬時(shí)及混合樣品采集裝置立體示意圖；
圖2是一種分流式原位徑流瞬時(shí)及混合樣品采集裝置剖面示意圖；
圖3是本發(fā)明的鏤空支架示意圖；
圖4是本發(fā)明的采樣瓶示意圖。
[0017]圖中，進(jìn)水口 1、外殼2、折流板3、帶孔布水板4、導(dǎo)流裝置5、整流箱6、分流管7、電磁閥8、排水管9、采樣瓶10、鏤空支架11、雨水感應(yīng)器12、單片機(jī)13和電源14。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了更好地說(shuō)明本發(fā)明的目的與優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]如附圖所示，一種分流式原位徑流瞬時(shí)及混合樣品采集裝置的外殼2上部設(shè)有進(jìn)水口 1，外殼2內(nèi)部設(shè)有多塊折流板3，折流板3上表面帶有斜坡，且折流板3的三條邊與外殼2相交，另一邊與外殼2之間留有間隙，多塊折流板3交錯(cuò)分布，即上下兩塊折流板3的朝向相反，水流在其中能實(shí)現(xiàn)Z形流動(dòng)；折流板3下方設(shè)有多塊帶孔布水板4上表面帶有斜坡，帶孔布水板4四條邊均與外殼2相交，多塊帶孔布水板4交錯(cuò)分布，即上下兩塊折板的朝向相反；外殼2內(nèi)底部設(shè)有整流箱6，帶孔布水板4下方設(shè)有導(dǎo)流裝置5，導(dǎo)流裝置5用于將上方的徑流收集進(jìn)入整流箱6內(nèi)；整流箱6側(cè)面底部設(shè)有鏤空柵格，徑流可通過(guò)鏤空柵格流出整流箱6 ;外殼2側(cè)面下部設(shè)有多條分流管7，分流管7設(shè)置高度保持一致，且布設(shè)高度介于整流箱頂部和鏤空柵格頂部之間，即低于整流箱6頂部所處高度且高于鏤空柵格頂部所處高度；分流管條數(shù)可根據(jù)需要等分徑流的份數(shù)進(jìn)行增加或減少；分流管7與采樣瓶10相連，分流管7上設(shè)有電磁閥8，可根據(jù)單片機(jī)指令進(jìn)行開(kāi)合；電磁閥8與外殼2之間的分流管7上設(shè)有排水管9，排水管9與分流管7之間的夾角介于0~90°，排水管9開(kāi)口向上，使電磁閥打開(kāi)時(shí)，徑流通過(guò)排水管排出時(shí)需要克服一定的水頭，這樣徑流可以?xún)?yōu)先進(jìn)入采樣瓶?jī)?nèi)；雨水感應(yīng)器12設(shè)置于外殼2頂部，且與單片機(jī)13相連，用于感應(yīng)是否發(fā)生降雨及雨量大小，并向單片機(jī)13發(fā)送信號(hào)；電磁閥8受單片機(jī)13控制；雨水感應(yīng)器12、單片機(jī)13及電磁閥8由電源14供電。所述的單片機(jī)13為可編程式，可根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序，分別控制不同電磁閥8開(kāi)啟和閉合的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)徑流的分時(shí)段采集。
[0020]導(dǎo)流裝置的一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式為:導(dǎo)流裝置5呈方形漏斗狀，且上部四邊均與外殼2相交，下部漏斗狀出口位于所述的整流箱6正上方，且漏斗狀出口在整流箱6上表面的投影位于整流箱6上表面內(nèi)部，且投影面積小于整流箱6上表面面積。
[0021]作為優(yōu)選:所述的外殼2設(shè)置于鏤空支架11上，且除雨水感應(yīng)器12外的部分均由防水罩包圍。所述的鏤空支架11上設(shè)有與采樣瓶數(shù)量對(duì)應(yīng)的槽孔，采樣瓶10放置于鏤空支架11上。
[0022]作為優(yōu)選:所述的排水管9與分流管7之間的夾角介于30~45°，即排水管9與分流管7之間呈開(kāi)口向上的銳角，使徑流流出排水管需要克服的水頭較大。
[0023]所述的分流管7設(shè)置高度為高于鏤空柵格頂部1~3 cm，使整流箱能發(fā)揮整流作用的同時(shí)，盡量減少箱體內(nèi)貯存的徑流水體積。
[0024]所述的帶孔布水板4上的孔洞沿徑流流動(dòng)方向由疏到密、由小到大進(jìn)行布設(shè)，使徑流在流動(dòng)過(guò)程中均勻地從孔洞中流下進(jìn)入下一層，進(jìn)一步進(jìn)行混勻和布水。
[0025]所述的進(jìn)水口 I上設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)，用于過(guò)濾水中的大顆粒雜志。所述的分流管7通過(guò)設(shè)置于采樣瓶10進(jìn)口的塞子進(jìn)入采樣瓶10，塞子上設(shè)有倒U型排氣管，使