本發(fā)明涉及一種為研究大氣降水同位素而設(shè)計的野外便攜式降水采樣器。

背景技術(shù)：

同位素水文學(xué)是一門應(yīng)用同位素理論與方法研究水文學(xué)問題的學(xué)科。從20世紀(jì)50年代末提出至今，同位素水文學(xué)作為一門獨立的學(xué)科已得到長足的發(fā)展，其研究及應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴大。如今，同位素水文學(xué)理論已廣泛應(yīng)用于水文、水資源、水環(huán)境及地質(zhì)等諸多領(lǐng)域，特別在水汽來源、降雨徑流關(guān)系、干旱半干旱地區(qū)的水資源評價、地下水補給、氣候變化和水循環(huán)等研究領(lǐng)域中，應(yīng)用尤為普遍。而作為上述研究領(lǐng)域的背景資料和前提基礎(chǔ)，降水同位素數(shù)據(jù)的獲取及準(zhǔn)確反映就變得尤為重要。由于降水采樣器大多設(shè)置在野外且降水時間很難預(yù)知，所以，每次降水結(jié)束后水樣都難以及時密封儲存并監(jiān)測分析。水樣長時間地暴露在戶外，不僅容易發(fā)生水分的蒸發(fā)還會與外界水分進行交換，從而導(dǎo)致降水樣品的同位素含量失真，不能準(zhǔn)確反映降水原始的同位素特征。所以，要想準(zhǔn)確反映降水的同位素含量，就必須對降水樣品進行精細(xì)化采集，降水采樣器就必須解決好水樣蒸發(fā)和與外界水分同位素交換的問題。

現(xiàn)有的降水采樣器大多數(shù)都與外界環(huán)境相聯(lián)通，最多是縮小蒸發(fā)面積，達到減少部分水分蒸發(fā)的目的，但無法完全阻止收集水樣的蒸發(fā)、擴散以及與外界水分子的交換，不能滿足降水同位素采樣的要求。還有一些電機驅(qū)動的自動降水采樣器，其雖然在傳感器和電子控制器的控制下，根據(jù)降水是否發(fā)生而自行啟閉密封蓋，減少收集水樣的蒸發(fā)、擴散以及與外界水分子的交換，但該系列裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價昂貴，體積大，故障率高，很難在野外推廣使用。故現(xiàn)在急需提供一種科學(xué)的便攜式降水同位素采樣裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有降水采樣裝置所存在的缺陷和不足，本發(fā)明旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，造價低廉，適宜在野外推廣使用的便攜式降水同位素采樣器。該采樣器確保其方便在野外采集降水的同時，能有效防止水樣污染、蒸發(fā)及與外界水汽同位素的交換，從而獲得真實可靠的降水同位素數(shù)據(jù)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種便攜式降水同位素采樣器，主要包括降水收集漏斗、攔污網(wǎng)、通氣孔、進水口、通 氣軟管、輸水導(dǎo)管、儲水套管、浮標(biāo)、出水口和固定支架。所述的降水收集漏斗位于整個采樣器的最上部，漏斗上截面為圓形開口，下端有一大一小兩個同心圓連接口，外側(cè)大口與儲水套管連接，內(nèi)部小口與進水口連接。所述的攔污網(wǎng)為不銹鋼薄片篩網(wǎng)，安裝于收集漏斗內(nèi)。所述的進水口上端與收集漏斗連接，下端與輸水導(dǎo)管連接。所述的浮標(biāo)為外環(huán)直徑略小于儲水套管內(nèi)徑，內(nèi)環(huán)直徑略大于輸水導(dǎo)管外徑的塑料圓環(huán)，套在輸水導(dǎo)管上，可沿輸水導(dǎo)管上下移動。所述的儲水套管上端與收集漏斗下端接口相連，下端與出水口相連，起到保護內(nèi)部構(gòu)件和儲水的目的。所述的通氣軟管為長度大，內(nèi)徑小的硅膠軟管，其一端與通氣孔連接，并以儲水套管為中心軸螺旋式纏繞固定。所述的采樣器可套裝在固定支架上，固定支架底部為鋼釘構(gòu)造，便于采樣器安裝在野外。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果：

本發(fā)明采用3道技術(shù)措施來滿足降水同位素采樣要求，分別是旋轉(zhuǎn)擋板，通氣軟管和浮標(biāo)。當(dāng)降水匯入進水口時，旋轉(zhuǎn)擋板受側(cè)向水壓力影響打開進水口，當(dāng)降水結(jié)束后，擋板受重力及內(nèi)部磁塊吸力影響關(guān)閉進水口，從而控制采樣器內(nèi)空氣流動性，抑制收集水樣的蒸發(fā)與擴散。通氣軟管采用長2m，內(nèi)徑3mm的硅膠軟管，其不僅平衡了采樣器內(nèi)、外氣壓，使降水順暢匯入采樣器，還由于其長度長，內(nèi)徑小，減小了采樣器內(nèi)外水汽的濃度梯度，抑制了內(nèi)外水汽的擴散與交換。浮標(biāo)為外環(huán)直徑48mm，內(nèi)環(huán)直徑24mm，厚15mm的塑料圓環(huán)，其外環(huán)直徑略小于儲水套管內(nèi)徑，內(nèi)環(huán)直徑略大于輸水導(dǎo)管外徑，套在輸水導(dǎo)管上，安裝于儲水套管內(nèi)部，漂浮于水樣液面，隨水樣液面高低而上下浮動，不僅減小了水樣與空氣的接觸面積和蒸發(fā)面積，抑制了水樣在采樣器內(nèi)部的再蒸發(fā)和再擴散，還可配合儲水套管管壁標(biāo)記的降水量刻度，作為水量指針，直接進行降水量數(shù)據(jù)的讀取。本發(fā)明下端采用旋鈕式出水口設(shè)計，方便水樣轉(zhuǎn)移至密封瓶內(nèi)帶回實驗室內(nèi)測量分析。

此外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，體積小巧，造價低廉，非常適宜在野外大面積使用。

附圖說明

圖1(a)為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1(b)為本發(fā)明的縱向剖視圖；

圖2(a)為本發(fā)明收集漏斗及通氣管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2(b)為本發(fā)明收集漏斗及通氣管的縱向剖視圖；

圖3(a)為本發(fā)明進水口的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3(b)為本發(fā)明進水口的縱向剖視圖；

圖4(a)為本發(fā)明出水口的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4(b)為本發(fā)明出水口的縱向剖視圖；圖4(c)為本發(fā)明出水口旋鈕開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的安裝示意圖；

圖6為本發(fā)明安裝在野外的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)記分別表示：1為降水收集漏斗，2為攔污網(wǎng)，3為通氣孔，4為進水口，5為通氣軟管，6為輸水導(dǎo)管，7為儲水套管，8為浮標(biāo)，9為出水口，10為旋鈕開關(guān)，11為進水口擋板，12為固定支架。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。

如圖1所示，所述的輸水導(dǎo)管(6)為內(nèi)徑20mm，長680mm的有機玻璃管，其上端與進水口(4)套接。所述的浮標(biāo)(8)為外環(huán)直徑48mm，內(nèi)環(huán)直徑24mm，厚15mm的塑料圓環(huán)，其外環(huán)直徑略小于儲水套管內(nèi)徑，內(nèi)環(huán)直徑略大于輸水導(dǎo)管外徑，套在輸水導(dǎo)管(6)上，安裝于儲水套管(7)內(nèi)部，漂浮于水樣液面，隨水樣液面高低而上下浮動。所述的儲水套管(7)為內(nèi)徑50mm，長700mm的有機玻璃管，其上端與收集漏斗(1)套接，下端與出水口(9)套接，管壁標(biāo)有降水量刻度，可直接進行降水量的讀取。

如圖2所示，所述的降水收集漏斗(1)為高密度聚乙烯材質(zhì)，位于該采樣器的最上部，漏斗上截面為直徑100mm的圓形開口，漏斗口管壁呈刃狀，利于切割雨滴，精確集雨量。漏斗中部有一橫向突出的圓柱形通氣孔(3)，用于平衡采樣器內(nèi)外氣壓。漏斗下端有一大一小兩個同心圓接口，外側(cè)大口用于連接儲水套管(7)，內(nèi)部小口用于連接進水口(4)。所述的攔污網(wǎng)(2)為不銹鋼鋼絲制成的孔隙為2mm*2mm的薄片篩網(wǎng)，置于降水收集漏斗(1)內(nèi)，防止樹葉等雜物掉入采樣器內(nèi)影響降水收集。所述的通氣軟管(5)為長2m，內(nèi)徑3mm的硅膠軟管，其一端與通氣孔(3)連接，并以儲水套管(7)為中心軸螺旋式纏繞固定。

如圖3所示，所述的進水口(4)為高密度聚乙烯材質(zhì)，上端與收集漏斗(1)連接，下端與輸水導(dǎo)管(6)連接，進水口(4)下部有一沿水平軸旋轉(zhuǎn)的擋板(11)，擋板下端內(nèi)置永久磁鐵塊，進水口(4)下端管壁內(nèi)置鐵塊，當(dāng)降水匯入進水口(4)時，擋板(11)受側(cè)向水壓力影響，沿水平軸上旋打開進水口(4)，當(dāng)進水口(4)無水時，擋板(11)受重力及下端磁塊吸力影響，沿水平軸下旋關(guān)閉進水口(4)。

如圖4所示，所述的出水口(9)為高密度聚乙烯材質(zhì)，內(nèi)安裝一旋鈕開關(guān)(10)，可通過旋轉(zhuǎn)旋鈕開關(guān)(10)達到啟閉出水口(9)的目的。

如圖5、圖6所示，將上述構(gòu)件經(jīng)嚴(yán)格清洗干凈并干燥后，依次連接好安裝在1.3m高的固定支架(12)上，以避免降水時周圍地面水體濺入采樣器內(nèi)，造成水樣污染。當(dāng)有降水到來時，雨水就會通過攔污篩網(wǎng)(2)，由收集漏斗(1)匯聚，匯流到進水口(4)處，擋板(11)受側(cè)向水壓力影響，沿水平軸上旋打開進水口(4)，擋板(11)可根據(jù)雨強大小，自動控制 進水口(4)開口大小。降水結(jié)束，擋板(11)受重力及磁吸力作用自動下落，關(guān)閉進水口(4)。工作人員可在收集水樣時旋轉(zhuǎn)出水口(9)的旋鈕開關(guān)(10)達到啟閉出水口(9)的目的，用配套的瓶子密封儲存水樣，并移至實驗室內(nèi)測量和分析。儲水套管(7)管壁上標(biāo)有降水量刻度，可根據(jù)浮標(biāo)(8)位置直接進行降水量的讀取。