懸移質(zhì)水樣抽水沖沙器在泥沙處理中的應(yīng)用

尚俊生 張雨 孫華光

摘 要：懸移質(zhì)泥沙測驗是黃河下游水文站一項重要的測驗內(nèi)容，而沙樣處理是計算沙重的重要步驟，沙樣處理是否精細化，是關(guān)系到泥沙測驗精度的一個重要環(huán)節(jié)。在泥沙處理過程中，抽出沙樣桶內(nèi)清水濃縮水樣和對沙樣桶內(nèi)壁殘留泥沙進行沖洗是兩個重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)抽水方式是用軟橡膠管，利用虹吸原理把沙樣桶內(nèi)清水抽出，水流速度的快慢是靠膠管的粗細來控制的，不容易掌握；傳統(tǒng)沖洗桶內(nèi)殘留泥沙的方式是用橡皮球吸水、噴水來完成的，操作不連續(xù)，水流壓力受限制，工作效率低。為克服沙樣處理過程中傳統(tǒng)沙樣抽水和沖洗殘沙存在的弊端，孫口水文站測驗技術(shù)人員經(jīng)過技術(shù)研究和反復(fù)試驗，成功研制了懸移質(zhì)水樣抽水沖沙器，較好地應(yīng)用到泥沙沙樣處理中，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：懸移質(zhì)泥沙測驗 水樣處理 儀器 應(yīng)用

中圖分類號：TV513 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（c）-0089-02

懸移質(zhì)泥沙測驗是黃河下游水文站一項重要的測驗內(nèi)容，而沙樣處理是計算沙重的重要程序，沙樣處理是否精細化，是關(guān)系到泥沙測驗精度的重要環(huán)節(jié)。黃河下游水文站懸移質(zhì)沙樣處理是采取置換法處理的，即把沙洋桶內(nèi)沙洋進行沉淀，然后把上面清水抽出，把濃縮后的沙樣倒入比重瓶內(nèi)稱瓶加混水重，然后根據(jù)濾定好的瓶加清水重計算沙重。在沙洋處理過程中，有兩個操作環(huán)節(jié)十分重要，一是抽取沙樣桶內(nèi)清水，二是在把濃縮后的沙洋倒入比重瓶后，對沙樣桶內(nèi)殘留泥沙進行沖洗，一并倒入比重瓶內(nèi)稱重。抽水速度的快慢直接影響到工作時效和泥沙測驗精度，抽水速度快了容易帶走被沉淀的泥沙顆粒，慢了影響工作效率，而抽水速度的快慢是靠抽水管子的粗細來掌握的，管子的粗細只能靠經(jīng)驗來掌握，隨機性比較大。用吸水球吸滿水后，靠人的手臂擠壓力噴出水流進行沖刷沙樣桶內(nèi)殘沙，存在以下弊端：一是吸球容積較少，吸水量有限，需要重復(fù)吸水，反復(fù)操作，造成沖刷殘沙的不連續(xù)性；二是吸水球壓力有限，噴水頭噴出的水流面積小，需要多次沖刷，才能將沙樣桶內(nèi)壁殘留泥沙沖刷干凈，如果掌握不好，沙樣桶內(nèi)容量容易溢出，造成泥沙流失。為克服以上弊端，需要研制新的器具來替代傳統(tǒng)的沙樣抽水和沖沙器具。孫口水文站技術(shù)人員經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)，成功研制出了懸移質(zhì)水樣抽水沖沙器，解決了傳統(tǒng)工作方式中存在的技術(shù)問題，在泥沙處理中得到良好應(yīng)用。

1 研制內(nèi)容

1.1 技術(shù)要求

（1）采用模塊化處理，操作簡單，控制靈活。

（2）采用市電整流變成直流12V供電，滿足供電需要。

（3）抽水裝置采用小型隔膜泵抽水機和硅膠管。

（4）沖沙裝置采用壓力繼電器和高壓水槍相結(jié)合的設(shè)計。

（5）采用人體紅外感應(yīng)開關(guān)，進入工作范圍開關(guān)自動開機，工作人員離開工作范圍3min自動關(guān)閉設(shè)備。

1.2 技術(shù)設(shè)計

（1）加工制作矩形不銹鋼盒子一個，用于隔膜泵抽水機、壓力繼電器、電子元件的密封與固定。

（2）盒壁開通小孔，以便抽水機與硅膠管及壓力繼電器與高壓水槍的連接。

（3）盒子頂部裝有開關(guān)兩個，用以控制隔膜泵的抽水和噴水功能（見圖1）。

1.3 技術(shù)參數(shù)

（1）隔膜泵的型號：FL-2201，能夠間歇性的工作。

（2）接口管徑：9.5mm；

（3）最大壓力4.8Bar；

（4）電壓直流12V；

（5）最大電流2A；

（6）功率30W；

（7）揚程30M。

2 工作原理

利用隔膜泵的正壓和負壓的功能來實現(xiàn)自動抽水和沖沙的功能。為實現(xiàn)抽水和沖沙這兩個功能，在矩形不銹鋼的箱體內(nèi)裝有兩臺12V直流隔膜泵，抽水和沖沙分別由兩個按鍵開關(guān)來進行控制；為了控制抽水和噴水的壓力，還裝有微型電機調(diào)速器，噴水壓力可以通過調(diào)整隔膜泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)整，同樣，抽水的吸水壓力也是通過調(diào)速器進行調(diào)整的，吸力過大會將沙桶內(nèi)的細的泥沙顆粒帶走，影響測驗精度。隔膜泵的電源經(jīng)過12V電源進行整流來提供電源，總電源的控制是由人體紅外感應(yīng)開關(guān)進行，進入工作范圍內(nèi)人體紅外開關(guān)自動開機，工作人員離開工作范圍3min，人體紅外開關(guān)將自動關(guān)閉設(shè)備。具有噴水功能的水槍停止工作時，隔膜泵還在運轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)竭_一定的壓力時，壓力繼電器會自動切斷隔膜泵的電源；水槍開始工作時，水管內(nèi)的壓力降低，壓力繼電器會給隔膜泵接通電源。

3 生產(chǎn)應(yīng)用

懸移質(zhì)水樣抽水沖沙器研制成功后，經(jīng)過實驗對比，性能穩(wěn)定，各項技術(shù)參數(shù)達標(biāo)，滿足設(shè)計要求和泥沙處理要求。該設(shè)備已在孫口水文站、洛口水文站、高村水文站投入生產(chǎn)應(yīng)用。該儀器在使用過程中，抽水速度可隨時調(diào)整，沖洗沙樣桶內(nèi)殘沙的噴水槍自動吸水、壓力可隨時調(diào)整、噴水面積大、沖刷連續(xù)、工作效率高，勞動強度少，備受泥沙處理工作人員的喜愛。

4 結(jié)語

經(jīng)過兩年來沙樣處理實際應(yīng)用，懸移質(zhì)水樣抽水沖沙器性能穩(wěn)定、操作簡便、減少了勞動強度、提高了勞動效率、提高了沙樣處理的精度，充分發(fā)揮了儀器創(chuàng)新優(yōu)點，使泥沙處理水平上了一個新臺階，適合在置換法處理水樣的水文站推廣應(yīng)用。

參考文獻

[1] 王兵，牛香，高鵬.一種懸移質(zhì)泥沙采樣裝置：中國，2055 93792U[P].2016-09-21.

[2] 郭佳靜，寶擁軍，謝丹，等.黃河流域懸移質(zhì)泥沙水樣置換法處理[J].東北水利水電，2016，34（8）：37-38，47.

[3] 董學(xué)陽，孫婷婷，韓曉羽.懸移質(zhì)水樣處理數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)軟件設(shè)計[J].水土保持應(yīng)用技術(shù)，2013（5）：19-20.