普通瓶式采样器是指仅有进水管和排水管而无开关装置和其他调压装置的瓶式采样器。普通瓶式采样器结构简单,易于操作,在有测沙任务的测站仍得到一定应用。
GB50159—92《河流悬移质泥沙测验规范》规定,普通瓶式采样器适用于水深1.0~5.0m的双程积深法和手工操作取样。既然普通瓶式采样器只适用于积深法取样,那么其误差源应与积深法误差源相同。
实际上,上述规定概括了普通瓶式采样器几个误差源以及为避免产生较大误差的技术要求。
(一)可避免产生突然灌注产生的误差
突然灌注是指采样器进水管和排气管同时进水而不排气的现象。突然灌注阶段进入采样器内的水样当水深d=5.0m时可达到采样器容积的1/3,而且随着水深增加而加大。突然灌注阶段进口流速也很大,当水深d=5.0m时,进口流速可达4.4m/s。由于流速高,水沙分离,使仪器测得的含沙量偏小,水深越大偏小越多。实验表明[1],由于突然灌注可使得普通瓶式采样器测得的含沙量平均偏小10%。因此,普通瓶式采样器不适用于选点法和垂线混合法取样,只适用于积深法取样,这样就可以避免突然灌注产生的误差。
(二)积程范围
既然普通瓶式采样器只适用于积深法,那么测得的含沙量应为垂线平均含沙量,其测验误差应与积程范围有关,并存在漏测区。试验[43]和理论分析[2]都证明,当漏测区的相对水深η≤0.05时,由于漏测产生的误差一般不大于5.0%。
按仪器进水管嘴高于仪器底面0.1m计,瓶式采样器适用的最小水深为
如果将普通瓶式采样器测得的含沙量误差放宽到10%,那么漏测区的相对水深为η=0.10,普通瓶式采样器适用的最小水深为
GB50159—92《河流悬移质泥沙测验规范》规定,使用普通瓶式采样器采样时,一类站和二类站适用的最小水深分别为2m和1m,就是这个道理。(www.xing528.com)
(三)取样容积
双程取样的水样容积为
式中:D为进水管直径,cm;d为垂线水深,m;为垂线平均流速,m/s;u为仪器提放速度,m/s。
GB50159—92《河流悬移质泥沙测验规范》规定,当水深不大于10m时,提放速度应小于垂线平均流速0.2。于是
普通瓶式采样器的采样瓶容积一般为500~3000cm3。规范规定,仪器取样容积与仪器水样仓或盛样容器之比应小于0.9,这样采样器允许的采样容积为450~2700cm3。当管嘴直径分别取D=0.4cm、0.6cm、0.8cm时,上限水深的变化范围分别为
d0.4≤(3.6~21.4)m
d0.6≤(1.6~9.5)m
d0.8≤(0.9~5.4)m
所以,将普通瓶式采样器适用的上限水深定为5.0m,可适用于各种管径。
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