一種分流式原位徑流瞬時及混合樣品采集裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于環境監測裝置領域，具體涉及一種分流式原位徑流瞬時及混合樣品采集裝置及其方法。
【背景技術】
[0002]農業面源污染是是最為重要且分布最為廣泛的面源污染，有數據顯示，面源污染約占總污染量的2/3，其中農業面源污染占面源污染總量的68%~83%。而在我國，往往通過大量的肥料施用達到糧食高產的目的，肥料中所含有的氮、磷以及一些污染物在降雨時會通過徑流進入水體。研究表明，徑流是農業面源污染的主要載體，因此對農田徑流進行科學的研究對于控制面源污染具有重要意義。
[0003]目前農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，需要對農田進行大規模開挖、澆筑和后期拆除等，對農田生態環境與農田管理造成負面影響；并且還未曾實現徑流原位混合樣品與瞬時樣品同時自動化收集，徑流的瞬時樣品采集還需耗費大量的人力；因此，有必要針對農田收集開發簡便、經濟、環保的收集裝置及方法。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種分流式原位徑流瞬時及混合樣品采集裝置及其方法。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用以下的技術方案:
一種分流式原位徑流瞬時及混合樣品采集裝置，外殼上部設有進水口，外殼內部設有多塊折流板，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，多塊折流板交錯分布；折流板下方設有多塊帶孔布水板，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分布；外殼內底部設有整流箱，帶孔布水板下方設有導流裝置，導流裝置用于將上方的徑流收集進入整流箱內；整流箱側面底部設有鏤空柵格；外殼側面下部設有多條分流管，分流管設置高度保持一致，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，分流管上設有電磁閥，電磁閥與外殼之間的分流管上設有排水管，排水管與分流管之間的夾角介于0~90°，排水管開口向上；雨水感應器設置于外殼頂部，且與單片機相連；電磁閥受單片機控制；雨水感應器、單片機及電磁閥由電源供電。
[0006]所述的導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部，且投影面積小于整流箱上表面面積。
[0007]所述的外殼設置于鏤空支架上，且除雨水感應器外的部分均由防水罩包圍。
[0008]所述的鏤空支架上設有與采樣瓶數量對應的槽孔，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]所述的單片機根據預先設定的程序，分別控制不同電磁閥開啟和閉合的時間，實現徑流的分時段采集。
[0011]所述的分流管設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方向由疏到密、由小到大進行布設。
[0013]所述的進水口上設有過濾網，所述的分流管通過設置于采樣瓶進口的塞子進入采樣瓶，塞子上設有倒U型排氣管。
[0014]一種分流式原位徑流瞬時及混合樣品采集方法，包括如下步驟:
1)通過雨水感應器感應到降雨，當降雨發生時，向單片機發送信號，單片機開始工作；
2)將徑流導流至進水口，通過過濾網濾掉雜質后進入外殼內；
3)將步驟2)的徑流排放至交錯分布的折流板，使徑流在各折流板間Z形流動，使徑流中的雜質混合均勻，再將混合后的徑流排至帶孔布水板，通過帶孔布水板上沿徑流流動方向由疏到密、由小到大進行布設的孔洞實現徑流的進一步均勻混合以及均勻布水；
4)將步驟3)處理后的徑流通過導流裝置排入側面底部設有鏤空柵格的整流箱，使整流箱內部及外部的水位不斷升高，并沒過鏤空柵格；
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置相同高度的分流管，在水位繼續上升至分流管所在位置的過程中，利用整流箱對由整流箱和外殼包圍空間內的徑流進行整流，以消除水面的波紋及震動，超過分流管最低高度的徑流由多條分流管等量排出；
6)單片機根據預設程序，在不同時刻打開不同電磁閥，電磁閥處于關閉狀態的分流管內的徑流則通過開口向上的排水管排入鏤空支架，從而排出采集裝置；而電磁閥處于開啟狀態的分流管內的徑流則排入采樣瓶，采樣瓶內的氣體通過倒U型排氣管排出。
[0015]本發明的優點在于:
1、由于本發明設計了徑流分流區，可以實現徑流均勻混合與分流，大大降低了徑流收集裝置的體積，可以實現便攜；
2、本發明使用不同采樣瓶上的電磁閥開關分配雨水到各采樣瓶中，不要求步進電機等高精度機械和電子裝置，可靠性更高；
3、本發明對于采樣瓶電磁閥開關實現了精準的時間控制，達到了同時采集徑流混合樣品與分時段樣品的研究需求。
【附圖說明】
[0016]圖1是一種分流式原位徑流瞬時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及混合樣品采集裝置剖面示意圖；
圖3是本發明的鏤空支架示意圖；
圖4是本發明的采樣瓶示意圖。
[0017]圖中，進水口 1、外殼2、折流板3、帶孔布水板4、導流裝置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、雨水感應器12、單片機13和電源14。
【具體實施方式】
[0018]為了更好地說明本發明的目的與優點，下面結合附圖和具體實例對本
【發明內容】
作進一步說明。
[0019]如附圖所示，一種分流式原位徑流瞬時及混合樣品采集裝置的外殼2上部設有進水口 1，外殼2內部設有多塊折流板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交錯分布，即上下兩塊折流板3的朝向相反，水流在其中能實現Z形流動；折流板3下方設有多塊帶孔布水板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交錯分布，即上下兩塊折板的朝向相反；外殼2內底部設有整流箱6，帶孔布水板4下方設有導流裝置5，導流裝置5用于將上方的徑流收集進入整流箱6內；整流箱6側面底部設有鏤空柵格，徑流可通過鏤空柵格流出整流箱6 ;外殼2側面下部設有多條分流管7，分流管7設置高度保持一致，且布設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；分流管條數可根據需要等分徑流的份數進行增加或減少；分流管7與采樣瓶10相連，分流管7上設有電磁閥8，可根據單片機指令進行開合；電磁閥8與外殼2之間的分流管7上設有排水管9，排水管9與分流管7之間的夾角介于0~90°，排水管9開口向上，使電磁閥打開時，徑流通過排水管排出時需要克服一定的水頭，這樣徑流可以優先進入采樣瓶內；雨水感應器12設置于外殼2頂部，且與單片機13相連，用于感應是否發生降雨及雨量大小，并向單片機13發送信號；電磁閥8受單片機13控制；雨水感應器12、單片機13及電磁閥8由電源14供電。所述的單片機13為可編程式，可根據預先設定的程序，分別控制不同電磁閥8開啟和閉合的時間，實現徑流的分時段采集。
[0020]導流裝置的一種優選實現方式為:導流裝置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上表面內部，且投影面積小于整流箱6上表面面積。
[0021]作為優選:所述的外殼2設置于鏤空支架11上，且除雨水感應器12外的部分均由防水罩包圍。所述的鏤空支架11上設有與采樣瓶數量對應的槽孔，采樣瓶10放置于鏤空支架11上。
[0022]作為優選: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設置高度為高于鏤空柵格頂部1~3 cm，使整流箱能發揮整流作用的同時，盡量減少箱體內貯存的徑流水體積。
[0024]所述的帶孔布水板4上的孔洞沿徑流流動方向由疏到密、由小到大進行布設，使徑流在流動過程中均勻地從孔洞中流下進入下一層，進一步進行混勻和布水。
[0025]所述的進水口 I上設有過濾網，用于過濾水中的大顆粒雜志。所述的分流管7通過設置于采樣瓶10進口的塞子進入采樣瓶10，塞子上設有倒U型排氣管，使