专利名称：一种近地表不同风向风沙流输沙通量监测仪器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种大气环境沙尘量监测仪器，具体涉及一种近地表不同风向风 沙流输沙通量监测仪器。
背景技术：
近地表风沙流输沙通量是研究风沙运动规律以及沙区工程设计必须考虑的问题。集沙仪是监测风沙流的一种仪器，按照收集原理可分为主动式和被动式，主动式 多用于风洞内，由于使用方便，被动式被大量使用。到目前为止，形成了形式多样的被动式 集沙仪。但它们存在以下问题(1)有的只能收集一个方向的风沙流输沙，有的能够收集所 有方向的风沙流输沙总量，有的能够分别收集不同风向的输沙。(2)几乎所有被动式集沙仪 的储沙空间都有限，只适合短时段观测，如果进行长时间观测，集沙效率下降，观测误差增 加。风沙监测集沙仪(专利号200620092161. 9)是一种带有旋转装置的楔形集沙仪， 能够分别收集不同高度所有风向的输沙总量，但是集沙空间较小，不适合长时间观测。风沙 流流量监测仪(专利号200610105285.0)是一种带有旋转装置的管状集沙仪。它的地上 部分的进沙口均勻布设在一个剖开的管子上，管子通过下端的双轴承和上端的风向标来旋 转，从而收集各个风向的输沙。它有较大的储沙空间，可以实现不同风向输沙的较长时段观 测，能获得一定时段内地表一定高度范围内所有方向输沙的总量。虽然该集沙仪地上部分 体积很小，对气流阻力小，但集沙仪的集沙管没有透气装置，集沙管内涡流发育，集沙颗粒 容易溢出，导致整体集沙效率较低。不同风向定点集沙仪(专利号97229178. 4)是一种圆 筒形集沙仪，圆筒筒壁四周从上到下安装有进沙口和引沙通道，圆筒中间为通气通道，各方 向的沙粒经引沙通道收集到地下相应的集沙盒中。它有较大的储沙空间，可以实现不同风 向输沙较长时间观测，获得一定时段内地表一定高度范围内、各个方向的输沙总量。虽然该 集沙仪结构简单，使用方便，但地上部分为圆筒形，体积较大，对风沙流场干扰较大，同时进 沙口从上到下均勻布设，下层对风沙流阻力较大，导致观测误差较大。本实用新型针对以上几种全向被动式集沙仪存在的关键问题集沙空间小、不能 长时间连续观测，同时借鉴它们全向观测、集沙空间大的优点，设计出一种对气流干扰小、 排气性能好、分方向连续收集地表一定高度输沙的近地表风沙流输沙通量长期监测仪器。
发明内容本实用新型的目的是针对上述现有仪器设备的不足，提供一种近地表不同风向风 沙流输沙通量监测仪器，该仪器是由地上采沙装置包括采沙器、风力驱动转向装置及地面 保护环和地下储沙装置包括固定外桶及集沙盒组成，采沙器、风力驱动转向装置相互组合 连接在一起，并由固定外桶支撑。利用自然风力，风向标产成旋转力矩，围绕轴承、转轴，支 撑杆带动旋转圆盘及与它焊接在一起的采砂器随风转动，采砂器可以收集所有风向的输 沙。该仪器具有随风转动、储沙空间大、对气流和地表扰动小等特点，可以收集不同风向的输沙，适合于野外无人看管条件下风沙流长期定点观测。本实用新型所述的一种近地表不同风向风沙流输沙通量监测仪器，该仪器是由地 上采沙装置为采沙器、风力驱动转向装置及地面保护环和地下储沙装置为固定外桶及集沙 盒组成，其中采沙器由叠加进沙通道(1)、导沙通道(3)、排气网(2)、出沙口(4)、挡沙槽 (5)、辅助挡沙板(25)和采沙器口罩(6)组成，进沙通道(1)和导沙通道(3)相互贯通，成 45-60°夹角焊接，排气网(2)焊接在进沙通道(1)后端两侧壁上；风力驱动转向装置是由 旋转圆盘(7)、支撑杆(8)、尾翼(9)、转轴(10)、旋转轴承(11)、固定环(12)、固定螺丝(13) 组成，在旋转圆盘(7)上开有槽(15)，将采沙器中的出沙口(4)对接固定在槽(15)中，支撑 杆(8)焊接在旋转圆盘(7)的圆心，旋转轴承(11)、转轴(10)与固 定外桶(17)内的支撑横 杆(19)采用螺母(20)固定；集沙盒(18)为扇柱形，通过顶部两侧的折边(22)悬挂在支撑 横杆(19)上；地面保护环(23)为圆锥台形，圆环(23)的外沿焊接有向下的裙边(24)，其 侧面与水平面斜交。所述的监测仪器的进沙通道(1)采用垂直不均勻叠加排列方式，截面为矩形，采 沙器口罩(6)安装在进沙通道⑴的口上。所述的监测仪器的挡沙槽(5)、辅助挡沙板(25)连接在采沙器底部，由四块挡沙 片连接在一起，围成一个上大下小的楔形空间。所述的监测仪器的固定环(12)焊接在旋转轴承(11)外环上，通过旋转圆盘(7) 上的固定孔(16)，用螺丝(13)把旋转圆盘(7)固定在固定环(12)上。所述的监测仪器的在固定外桶(17)内壁上部焊接有若干个均等排列的支撑横杆 (19)，将内部空间分成若干个等份的扇柱形，两支撑横杆(19)之间的桶壁中线上刻有标示 (21)。本实用新型所述的一种近地表不同风向风沙流输沙通量监测仪器，其特点为(1)本实用新型储沙空间大，分风向收集风沙流输沙，非常适合野外风沙流长期定 点监测，可以获得较长监测时间段内各风向的输沙量。观测数据对于沙漠地区工程防沙设 计具有重要的参考价值。该仪器可用于干旱、半干旱区的沙漠以及半湿润区和沙地等有风 沙活动的区域。本实用新型可以与气象站配合建立风沙监测站。(2)本实用新型地上部分体积小，对气流扰动小；采沙器设有较大面积的通风网， 进入储沙装置内的气流可以方便排出，可较好地保证等动力性；进沙通道口垂直不均勻叠 加排列、下层通道口径放大，减轻对近地面气流的阻力。可有效提高集沙效率。(3)本实用新型具有保护邻近地面的功能，可以保证地表状态的长期稳定，确保观 测数据的准确性和一致性。

图1为本实用新型结构示意图图2为本实用新型进沙通道示意图图3为本实用新型挡沙槽示意图图4为本实用新型旋转圆盘仰视图图5为本实用新型旋转圆盘俯视图图6为本实用新型固定外桶俯视图[0022]图7为本实用新型固定外桶内集沙盒组合图图8为本实用新型集沙盒俯视图图9为本实用新型防护装置示意图
具体实施方式
以下结合附图进一步描述并给出实施例。本实用新型所述的一种近地表不同风向风沙流输沙通量监测仪器，该仪器是由地 上采沙装置为采沙器、风力驱动转向装置及地面保护环和地下储沙装置为固定外桶及集沙 盒组成，其中采沙器是由叠加进沙通道1、导沙通道3、排气网2、出沙口 4、挡沙槽5、辅助挡 沙板25和采沙器口罩6组成，进沙通道1和导沙通道3相互贯通，成45-60°夹角焊接，进 沙通道1截面为矩形，采用薄壁0. 4-0. 8mm不锈钢板制成。进沙通道垂直排列采用不均勻 叠加排列方式，下层进沙通道口适当放大，减轻靠近地面气流的阻力，排气网2焊接在进沙 通道1后端两侧壁上，采用40-60 μ m可通风滤网，两侧排气网的总面积大于进气口面积，挡 沙槽5、辅助挡沙板25连接在采沙器底部，由四块挡沙片连接在一起，围成一个上大下小的 楔形空间，用来收集从导沙通道3出口跌落的沙物质，并导入到地下相应的集沙盒18内，避 免了沙粒飘逸，采沙器口罩6安装在进沙通道1的口上，当仪器不工作时，盖上它，用来防止 沙物质进入采沙器；风力驱动转向装置是由旋转圆盘7、支撑杆8、尾翼9、转轴10、旋转轴承11、固定 环12、固定螺丝13组成，在旋转圆盘7上开有槽15，将采沙器中的出沙口 4对接固定在槽 15中，旋转圆盘7采用铝或镀锌板制成，厚4-8mm，为了防止旋转圆盘7因沙粒阻塞而不能 转动，旋转圆盘7直径略小于固定外桶17的内径，安装后，与固定外桶17之间形成5-10mm 的间隙，大颗粒沙粒可以跌落到固定外桶17内，支撑杆8焊接在旋转圆盘7的圆心，旋转轴 承11、转轴10与固定外桶17内的支撑横杆19采用螺母20固定，固定环12焊接在旋转轴 承11外环上，通过旋转圆盘7上的固定孔16，用螺丝13将旋转圆盘7固定在固定环12上， 在固定外桶17的内壁上部焊接有若干个均等排列的支撑横杆19，将内部空间分成若干个 等份的扇柱形，两支撑横杆19之间的桶壁中线上刻有标示21 ；集沙盒18为扇柱形，通过顶 部两侧的折边22悬挂在支撑横杆19上；地面保护圆环23为圆锥台形，圆环23的外沿焊接有向下的裙边24，防止外桶周围 土壤风蚀，其侧面与水平面斜交成20-45°夹角，圆环23内径略大于固定外桶17外径，环宽 5-20cm,斜插入土壤；在使用时，在风沙流监测区内选择一个地形平坦的地块，用铁锹挖一个略大于固 定外桶17直径的圆坑(为了便于挖掘，流沙地区挖坑前需要将仪器放置点浇透水)，坑深 度稍大于固定外桶17的高度，坑底部铺衬木板或砖，整平；将固定外桶17放于坑内，桶上沿 与地表平齐，用罗盘定好正北方向，旋转桶，使任一相邻两支撑横杆19之间的桶壁中线刻 度21对准正北方向，并在桶壁中线21上用记号笔标出“N”，同样将其它的相邻两支撑横杆 19之间的桶壁中线21上标出相应的方位；将挖出的土回填到桶 外与坑壁之间的间隙，并踏 实，确保固定外桶稳定；将各集沙盒18分别放入相邻支撑横杆19之间，集沙盒18的折边22悬挂在两边 的支撑横杆19上，同时用记号笔在集沙盒外壁上写上与桶壁中线21相同的方位标记；[0031]将圆锥台形地面保护圆环23套在固定外桶17上沿外的地面上，上面铺撒一层自 然地表土壤，近似恢复原始地表状态； 打开采沙器口罩6，记下当时时刻，为仪器开始工作时间；一定时段后，到现场盖 上采沙器口罩6，记下当时时刻，为仪器暂停工作时间；再将固定螺丝13松开，取出旋转圆 盘7，并小心放在一边，按照次序拿出各集沙盒18，将集沙盒18内收集的沙物质倒入样品袋 中，并在样品袋上写上集沙盒上标记的方位；样品逐个取完后，将固定外桶17底部堆积的 沙物质清理干净，按照标记的方位将各积沙盒18放入相应的位置，再将旋转圆盘7以及其 它部件安装到位即可进行下一次的监测工作。
权利要求一种近地表不同风向风沙流输沙通量监测仪器，其特征在于该仪器是由地上采沙装置为采沙器、风力驱动转向装置及地面保护环和地下储沙装置为固定外桶及集沙盒组成，其中采沙器是由叠加进沙通道(1)、导沙通道(3)、排气网(2)、出沙口(4)、挡沙槽(5)、辅助挡沙板(25)和采沙器口罩(6)组成，进沙通道(1)和导沙通道(3)相互贯通，成45 60°夹角焊接在一起，排气网(2)焊接在进沙通道(1)后端两侧壁上；风力驱动转向装置是由旋转圆盘(7)、支撑杆(8)、尾翼(9)、转轴(10)、旋转轴承(11)、固定环(12)、固定螺丝(13)组成，在旋转圆盘(7)上开有槽(15)，将采沙器中的出沙口(4)对接固定在槽(15)中，支撑杆(8)焊接在旋转圆盘(7)的圆心，旋转轴承(11)、转轴(10)与固定外桶(17)内的支撑横杆(19)采用螺母(20)固定；集沙盒(18)为扇柱形，通过顶部两侧的折边(22)悬挂在支撑横杆(19)上；地面保护环(23)为圆锥台形，圆环(23)的外沿焊接有向下的裙边(24)，其侧面与水平面斜交。
2.根据权利要求1所述的监测仪器，其特征在于进沙通道(1)口垂直分布不均勻，截面 为矩形，采沙器口罩(6)安装在进沙通道(1)的口上。
3.根据权利要求1所述的监测仪器，其特征在于挡沙槽(5)、辅助挡沙板(25)固定在 旋转圆盘(7)底部的开口(15)处，由四块挡沙片连接在一起，围成一个上大下小的楔形空 间。
4.根据权利要求1所述的监测仪器，其特征在于固定环(12)焊接在旋转轴承(11)外 环上，通过旋转圆盘(7)上的固定孔(16)用螺丝(13)将旋转圆盘(7)固定在固定环(12)上。
5.根据权利要求1所述的监测仪器，其特征在于在固定外桶(17)的内壁上部焊接有若 干个均等排列的支撑横杆(19)，将内部空间分成若干个等份的扇柱形，两支撑横杆(19)之 间的桶壁中线上刻有标示(21)。
专利摘要本实用新型涉及一种近地表不同风向风沙流输沙通量监测仪器，该仪器由地上采沙装置和地下储沙装置组成，地上采沙装置由采沙器、风力驱动转向装置和地面保护环组成，地下储沙装置由固定外桶和集沙盒组成，采沙器、风力驱动转向装置相互组合连接在一起，并由固定外桶支撑。该仪器具有随风转动、储沙空间大、对气流和地表扰动小等特点，可以收集不同风向的输沙，适合于野外无人看管条件下风沙流长期定点观测。
文档编号G01W1/00GK201764999SQ201020537918
公开日2011年3月16日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者徐新文, 李生宇, 王海峰, 雷加强 申请人:中国科学院新疆生态与地理研究所