悬移质水样抽水冲沙器在泥沙处理中的应用

尚俊生 张雨 孙华光

摘 要：悬移质泥沙测验是黄河下游水文站一项重要的测验内容，而沙样处理是计算沙重的重要步骤，沙样处理是否精细化，是关系到泥沙测验精度的一个重要环节。在泥沙处理过程中，抽出沙样桶内清水浓缩水样和对沙样桶内壁残留泥沙进行冲洗是两个重要环节。传统抽水方式是用软橡胶管，利用虹吸原理把沙样桶内清水抽出，水流速度的快慢是靠胶管的粗细来控制的，不容易掌握；传统冲洗桶内残留泥沙的方式是用橡皮球吸水、喷水来完成的，操作不连续，水流压力受限制，工作效率低。为克服沙样处理过程中传统沙样抽水和冲洗残沙存在的弊端，孙口水文站测验技术人员经过技术研究和反复试验，成功研制了悬移质水样抽水冲沙器，较好地应用到泥沙沙样处理中，取得了良好的效果。

关键词：悬移质泥沙测验 水样处理 仪器 应用

中图分类号：TV513 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）06（c）-0089-02

悬移质泥沙测验是黄河下游水文站一项重要的测验内容，而沙样处理是计算沙重的重要程序，沙样处理是否精细化，是关系到泥沙测验精度的重要环节。黄河下游水文站悬移质沙样处理是采取置换法处理的，即把沙洋桶内沙洋进行沉淀，然后把上面清水抽出，把浓缩后的沙样倒入比重瓶内称瓶加混水重，然后根据滤定好的瓶加清水重计算沙重。在沙洋处理过程中，有两个操作环节十分重要，一是抽取沙样桶内清水，二是在把浓缩后的沙洋倒入比重瓶后，对沙样桶内残留泥沙进行冲洗，一并倒入比重瓶内称重。抽水速度的快慢直接影响到工作时效和泥沙测验精度，抽水速度快了容易带走被沉淀的泥沙颗粒，慢了影响工作效率，而抽水速度的快慢是靠抽水管子的粗细来掌握的，管子的粗细只能靠经验来掌握，随机性比较大。用吸水球吸满水后，靠人的手臂挤压力喷出水流进行冲刷沙样桶内残沙，存在以下弊端：一是吸球容积较少，吸水量有限，需要重复吸水，反复操作，造成冲刷残沙的不连续性；二是吸水球压力有限，喷水头喷出的水流面积小，需要多次冲刷，才能将沙样桶内壁残留泥沙冲刷干净，如果掌握不好，沙样桶内容量容易溢出，造成泥沙流失。为克服以上弊端，需要研制新的器具来替代传统的沙样抽水和冲沙器具。孙口水文站技术人员经过技术攻关，成功研制出了悬移质水样抽水冲沙器，解决了传统工作方式中存在的技术问题，在泥沙处理中得到良好应用。

1 研制内容

1.1 技术要求

（1）采用模块化处理，操作简单，控制灵活。

（2）采用市电整流变成直流12V供电，满足供电需要。

（3）抽水装置采用小型隔膜泵抽水机和硅胶管。

（4）冲沙装置采用压力继电器和高压水枪相结合的设计。

（5）采用人体红外感应开关，进入工作范围开关自动开机，工作人员离开工作范围3min自动关闭设备。

1.2 技术设计

（1）加工制作矩形不锈钢盒子一个，用于隔膜泵抽水机、压力继电器、电子元件的密封与固定。

（2）盒壁开通小孔，以便抽水机与硅胶管及压力继电器与高压水枪的连接。

（3）盒子顶部装有开关两个，用以控制隔膜泵的抽水和喷水功能（见图1）。

1.3 技术参数

（1）隔膜泵的型號：FL-2201，能够间歇性的工作。

（2）接口管径：9.5mm；

（3）最大压力4.8Bar；

（4）电压直流12V；

（5）最大电流2A；

（6）功率30W；

（7）扬程30M。

2 工作原理

利用隔膜泵的正压和负压的功能来实现自动抽水和冲沙的功能。为实现抽水和冲沙这两个功能，在矩形不锈钢的箱体内装有两台12V直流隔膜泵，抽水和冲沙分别由两个按键开关来进行控制；为了控制抽水和喷水的压力，还装有微型电机调速器，喷水压力可以通过调整隔膜泵的转速来调整，同样，抽水的吸水压力也是通过调速器进行调整的，吸力过大会将沙桶内的细的泥沙颗粒带走，影响测验精度。隔膜泵的电源经过12V电源进行整流来提供电源，总电源的控制是由人体红外感应开关进行，进入工作范围内人体红外开关自动开机，工作人员离开工作范围3min，人体红外开关将自动关闭设备。具有喷水功能的水枪停止工作时，隔膜泵还在运转，当到达一定的压力时，压力继电器会自动切断隔膜泵的电源；水枪开始工作时，水管内的压力降低，压力继电器会给隔膜泵接通电源。

3 生产应用

悬移质水样抽水冲沙器研制成功后，经过实验对比，性能稳定，各项技术参数达标，满足设计要求和泥沙处理要求。该设备已在孙口水文站、洛口水文站、高村水文站投入生产应用。该仪器在使用过程中，抽水速度可随时调整，冲洗沙样桶内残沙的喷水枪自动吸水、压力可随时调整、喷水面积大、冲刷连续、工作效率高，劳动强度少，备受泥沙处理工作人员的喜爱。

4 结语

经过两年来沙样处理实际应用，悬移质水样抽水冲沙器性能稳定、操作简便、减少了劳动强度、提高了劳动效率、提高了沙样处理的精度，充分发挥了仪器创新优点，使泥沙处理水平上了一个新台阶，适合在置换法处理水样的水文站推广应用。

参考文献

[1] 王兵，牛香，高鹏.一种悬移质泥沙采样装置：中国，2055 93792U[P].2016-09-21.

[2] 郭佳静，宝拥军，谢丹，等.黄河流域悬移质泥沙水样置换法处理[J].东北水利水电，2016，34（8）：37-38，47.

[3] 董学阳，孙婷婷，韩晓羽.悬移质水样处理数据管理系统软件设计[J].水土保持应用技术，2013（5）：19-20.