一種用于收集農業面源污染徑流樣品的采樣器及其方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于水土保持監測領域，具體涉及一種用于收集農業面源污染徑流樣品的采樣器及其方法。
【背景技術】
[0002]徑流是指降雨及冰雪融水或者在澆地的時候在重力作用下沿地表或地下流動的水流。徑流有不同的類型，按水流來源可有降雨徑流和融水徑流以及澆水徑流；按流動方式可分地表徑流和地下徑流，地表徑流又分坡面流和河槽流。地表徑流，特別是農業地表徑流在產流過程中會攜帶大量營養物質、泥沙及其他懸浮物進入周邊水體，造成嚴重的富營養化危害。降雨所導致的徑流流失是稻田氮、磷流失的主要形式，特別是化肥施用后較短時間內發生的降雨徑流會攜帶大量營養物質進入周邊河道。因此，在水土流失監測過程中，需要對徑流的流失進行長期定點監測。然而目前，徑流監測過程中，最主要的困難是徑流的收集不便，因為徑流通常發生在暴雨時期，監測條件較為惡劣，且徑流收集通常水量較大，對徑流收集裝置的容積要求較高。
[0003]傳統的徑流收集通常采用徑流試驗場的方式進行，一般在徑流試驗場周邊地勢較低處開挖徑流收集池，將試驗場的徑流引流進入收集池，進行統一收集。然而，徑流試驗場通常占地幾百平米甚至數公頃，而暴雨期產生的徑流流量也相當可觀，由此導致徑流池的容積要很大，否則會出現溢流，使該場降雨的徑流樣品失效。而建造一個大容積的徑流收集池，不僅在造價成本上使一般的科學研究難以承受，也會占用大片農田面積，不符合可持續發展理念。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是解決現有技術存在的不足，并提供一種用于收集農業面源污染徑流樣品的采樣器及其方法，具體技術方案如下:
[0005]—種用于收集農業面源污染徑流樣品的采樣器，包括進水口、外殼、底板、彈簧、隔板、凸形密封板和延伸片，進水口設置于外殼上，外殼底部一側與底板鉸接，底板上設有與外殼底部相契合的凸形密封板，用于與外殼配合使采樣器內部形成不透水的密閉空間；夕卜殼內部均勻設有N條中空的隔板，其中1 ;當底板與外殼合攏時，隔板的上下兩端分別連接外殼內頂部和凸形密封板內表面，將外殼平均分割成N+1個等體積的獨立空間；凸形密封板上固定有N片延伸片，延伸片對應地插入隔板內，延伸片與隔板的內面之間填充有隔水層；外殼內頂部和凸形密封板內表面之間通過彈簧相連；隔板與延伸片底部均設有通孔，以連通兩側密閉空間；延伸片與隔板之間設有用于限制底板與外殼開合角度的限位裝置。
[0006]作為優選方案，所述的延伸片的高度設置標準為:當外殼與隔板間的開合角度最大時，延伸片仍處于隔板內。
[0007]作為延伸片的優選方案，所述的延伸片包括扇形部和延伸部兩部分，扇形部的扇形圓心為底板及外殼的鉸接線與延伸片所在平面的交點，半徑為該圓心到對面外殼側壁的最短距離，延伸部位于隔板內部。
[0008]作為限位裝置的優選方案，所述的限位裝置采用無彈性的限位繩，延伸片與外殼內頂部通過限位繩相連，限位繩長度大于外殼內頂部到凸形密封板內表面的垂直距離，但其伸展到最大長度時，需保證延伸片與隔板不完全分離但外殼底部與凸形密封板之間出現能使徑流流出的空隙。
[0009]作為限位裝置的另一種優選方案，所述的限位裝置采用T型凸塊，T型凸塊設置于延伸片頂部，隔板內的隔水層位于T型凸塊下方兩側，用于同時起密閉隔水和限制T型凸塊下滑位移的作用，T型凸塊下方的延伸片長度應滿足:當T型凸塊被隔水層卡住時，外殼底部與凸形密封板之間出現能使徑流流出的空隙。
[0010]作為優選方案，所述的彈簧的彈力設置標準為:采樣器內部沒有徑流水時，彈簧的彈力能使該狀態下外殼底部與凸形密封板契合并呈不透水密閉狀態；且當采樣器內部注入高度為Η的水時，使外殼底部與凸形密封板呈打開狀態，供徑流水流出，其中Η介于所述的密閉空間高度的1/5?2/3之間。
[0011]作為優選方案，可開合一側的底板上設有Ν塊與所述的隔板相對應的引流片，弓丨流片設置于外殼外部，且當外殼底部與凸形密封板閉合時，引流片一側與外殼貼合，引流片與延伸片設置于同一平面上，用于將不同的密閉空間內流出的水流隔開，防止相互混合。
[0012]作為進一步的優選方案，所述的隔板上部與引流片的上部通過彈性繩相連，在由隔板、引流片和彈性繩三者圍成的多邊形上設置防水膜，使水流無法通過該多邊形。
[0013]作為優選方案，每個所述的密閉空間頂部的外殼上均設有排氣孔；設置于隔板與延伸片底部的通孔僅在外殼底部與凸形密封板密閉契合時連通，其余時間均處于錯位狀
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[0014]—種使用所述的采樣器采集農業面源污染徑流樣品的方法，具體步驟如下:
[0015]首先，將目標徑流收集口與本采樣器的進水口相連，將采樣器水平放置并使進水口低于目標徑流收集口 ；當徑流未發生時，利用彈簧的彈力使外殼底部與凸形密封板密閉契合，且通孔連通左右密閉空間；當徑流通過進水口輸入采樣器時，利用通孔將徑流平均分布至各個密閉空間中；當采樣器中徑流累積至彈簧的彈力無法維持外殼底部與凸形密封板密閉契合時，底板與凸形密封板沿鉸接軸轉動，使設置于隔板與凸形密封板底部的通孔處于錯位狀態，阻止各密閉空間內的水流相互流動；同時利用延伸片的扇形部和延伸部保證延伸片始終處于隔板內部，徑流通過外殼底部與凸形密封板間的縫隙流出；流出過程中，利用彈性繩的彈力始終使防水膜貼緊外殼底部，從而隔離引流片兩側的徑流；最終，利用引流片將采樣器中不同密閉空間內的徑流樣品引流至目標位置進行收集，實現徑流均分的目的。
[0016]與現有技術相比，本發明通過獨特的設計，使裝置在沒有電源供給的野外依然能夠實現徑流的均分；大大減小了徑流收集裝置的占地面積，且可以根據研究需要，改變混合徑流的收集比例，既能減少徑流體積，又能保證獲取正常降雨的徑流混合樣本的目的；同時具有制造成本低、搬運方便、可自動采樣。另外本發明還具有其他的技術效果，將在【具體實施方式】中進行詳細闡述。
【附圖說明】
[0017]圖1為一種用于收集農業面源污染徑流樣品的采樣器整體結構示意圖；
[0018]圖2為一種用于收集農業面源污染徑流樣品的采樣器的內部剖面圖；
[0019]圖3為圖2中裝置的A-A剖面示意圖；
[0020]圖4為圖2中裝置的B-B剖面示意圖；
[0021]圖5為本發明中帶有引流片的底板示意圖；
[0022]圖6為本發明中隔板內部結構示意圖；
[0023]圖7為本發明中延伸片結構示意圖；
[0024]圖8為本發明中限位裝置的一種結構示意圖；
[0025]圖9為本發明中限位裝置的另一種結構示意圖；
[0026]圖10為本發明中帶有引流片與防水膜的連接示意圖；
[0027]圖中:進水口 1、外殼2、底板3、彈簧4、隔板5、凸形密封板6、延伸片7、固定繩8、弓丨流片9、通孔10、隔水層11、彈性繩12和防水膜13。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明做進一步的解釋，以便更好地理解本發明。同時，本發明中的各實施方式中的技術特征，在不相互沖突的前提下，均可進行組合使用，不構成對本發明保護沮圍的限制。
[0029]如圖1和2所示，一種用于收集農業面源污染徑流樣品的采樣器，包括進水口 1、外殼2、底板3、彈簧4、隔板5、凸形密封板6和延伸片7，進水口 1設置于外殼2上，外殼2底部一側與底板3鉸接，底板3上設有與外殼2底部相