1、冲击式水库深水河床质采样器 研制黄委水文局三门峡库区水文水资源局2015.11.牛长喜1、简介水库深水河床质测验 （沙质河床）多使用 锚式采样器 ， 存在问题：一是采样后仪器不能将口门封闭，在上提过程中经过水体中较长时间的晃动，大部分沙样被水涮走，留下沙重不够且失去代表性； 二是库底有较厚的泥沙悬浮，浓度较大时，采样器难以到达河床底部 或在仪器到达底部前仪器仓已被悬浮泥沙灌满 ，采得的泥沙不是真实的河床质，河床质采样失去意义。我们新研制的 冲击式水库深水河床质采样器改善了仪器性能，解决了以往存在的问题。锚式采样器难以到达河床底部到达底部前仪器仓已满2、项目设计2.1 设计基本思路（ 1）仪器用
2、途 水库深水河床质采样（ 2）仪器应用平台 测船或操舟机（ 3）仪器应用条件 5m以上，静水（ 4）仪器操作方式 初期，人力；以后，电动（ 5）仪器沉降动力 自身重量（ 6）仪器定向运动方法 导向尾翼 （ 7）仪器采样方法 挤压使沙样进入仪器仓 （ 8）仪器口门启闭方法 自动打开与关闭（ 9）仪器其他辅助措施 冲击锤辅助口门关闭 2、项目设计2.2 设计要求：（ 1）技术要求：1）保证在水深 30m以内能够取得河床质；2）仪器应能突破水库悬浮层，保证取样代表性；3）仪器应有口门启闭装置；4）仪器能够在测船或操舟机上使用。（ 2）技术指标1）采样水深 30m；2）采样可靠性 90%。（ 3）仪器
3、采样满足规范要求2、项目设计河流悬移质泥沙测验规范 要求：一、筛析法：1. 沙样中含有大于 20mm颗粒时，沙重应大于 500g；2. 沙样中大于 2mm 颗粒占总沙重 10%以上时，沙重不应少于 80g，沙样中大于 2mm 颗粒占总沙重 10%以下时，沙重不应少于 60g；3. 沙样中粒径小于 2mm 时，沙重不应少于 50g；4. 当取样有困难时，沙重可适当减少，但应在备注中说明情况。二、用粒径计法分析，沙重应大于 0.3g；三、用吸管法分析，沙重应大于 1.0g；四、用消光法分析，沙重应大于 0.03g。 ”目前，颗粒分析采用激光粒度仪，需要沙重类似消光法或更少，水文测站的送样一般掌握在
4、 5g 10g，采样沙重不少于 5g即可。2.3 工作原理2.2.1 冲击采样原理仪器靠自身重力向河床作加速运动。仪器头部接触河床时，仪器头部的河床泥沙挤压仪器仓开关，弹簧压缩，使仪器仓口门打开，泥沙从仪器口门进入仪器仓。2.2.2 口门封闭原理当仪器惯性消失后，仪器仓内被压缩的弹簧反弹将仪器封闭杆向前顶，使封闭杆的圆锥头顶紧仪器口门。2.2.3 位置定向原理仪器尾部均匀分布 4片导向尾翼，仪器下落过程中水流与尾翼的相互作用保证各方向的受力均匀，能够沿着预定的方向下落，取得预定位置的河床质。2.4 技术设计（ 1） 总体设计主要是解决水库深水无流速情况下河床质采样问题，设计采样水深 10m以上
5、。不考虑水深小于 5m情况下使用，因为水深太小，采用其他方法采样要简单、方便的多；水深 5m 10m情况下使用，采样器达不到应有的惯性，可以多冲击采样几次；水深大于 10m，可以正常使用。水深使用上限主要看绳索及提升设备，理论上，对于有限的水库水深，水深越大，到达河床的冲击力越大，采样效果越好。仪器受到的阻力随下降速度的增大而增大，最终可能会趋于匀速下降，但这是极限分析的情况，其速度不会小于我们试验已经达到的速度。 2、项目设计采样器总体图 2、项目设计采样器剖视图2、项目设计（ 2）仪器重量设计设计重量按不超过 20kg考虑，尽可能重一些。（ 3）采样仓设计采样仓设计为圆筒状。圆筒外径60mm，长 250mm。圆筒两侧设计用直径 8mm的圆钢制作的弧形侧翼。采样仓进口为收缩形喇叭口，最小进沙口直径 30mm。采样仓内径 52mm，长度 238mm。
