Transcript 五、泥沙蒸发水质墒情
三、泥沙测验仪器 蒸发观测仪器 水质自动监测仪器 墒情自动测量仪器 泥沙测验仪器 泥沙测验仪器的分类 • 悬移质泥沙测验仪器 悬移质采样器——采取含沙水样 自动悬移质测沙仪——在水中直接测得含沙量 • 推移质采样器 • 河床质采样器 • 室内用的泥沙分析仪器 悬移质采样器 悬移质采样器分为瞬时式和积时式两大 类。理想的悬移质采样器必须达到悬移质 采样器标准要求。主要关键是： • 能采集到流态不受扰动，进口流速与天 然流速一致，并克服泥沙脉动影响的水样； • 仪器能适用于各种水文测验设施，并具 有综合测验功能，最好能一次性完成输沙 率测验任务。 • 应该优先使用积时式采样器。 积时式采样器简介 • • 积时式采样器是采集江河水体中某一时段内悬移 质泥沙水样的仪器。 都具有一个小口径的进水管口， 采样时进水管正对水流，水流入采样器内。由于进水 管径很小（只有几毫米），所以采样历时要经过几十 秒至几分钟。采得的水样克服了泥沙脉动的影响。 积时式采样器按工作原理分为瓶式、调压式、皮囊 式；按测验方法分为积点式、双程积深式，单程积深 式；按结构形式分为单舱式、多舱式、转盘式；按仪 器重量分可从手持式3kg重到能适用于深水、高流速大 江大河的近1000kg重；按控制进水口门开关的方式有 机械控制阀门与电控阀门，电控阀门又分为有线控制 与缆道无线控制等。 • 已有各类产品。但调压式、皮囊式采样器没有没有 普遍应用。 调压式采样器 • 由于瓶式采样器只能用双程积深法取样，不能采 集到任意测点的水样，这种采样器与理想采样器的 要求差距较大。因此，一直在研究较为理想的积时 式采样器。 • 调压式采样器是在瓶式采样器的基础上，增设自 动调压设备和阀门控制的一种积时式采样器。 • 我国从20世纪50年代末开始试验研究调压式和皮 囊式采样器（皮囊式采样器也是调压式的一种）， 70年代末研制成功几种调压式采样器，到80年代逐 步完成系列产品，至今仍在不断发展，但发展较慢。 调压式采样器的工作原理 调压式采样器利用连通容器自动调 压，使采样器取样舱内压力和采样器 所在测点处的静水压力基本平衡。采 样时，依靠进水口与排气孔口存在的 压差克服水样流进采样器的阻力损失。 不会因为取样初期仪器内外压差过大 而出现水样突然灌注现象，水样进口 流速接近天然流速 。 仪器入水时，取样舱进水口4关闭， 调压舱下部的进水孔5敞开，并以很快 的速度向调压舱1灌水，灌进的水聚集 在调压舱1下部，将上部的空气压缩经 调压连通管3进入取样舱2，直到取样 舱的舱内压力和采样器外水压力平衡 后，调压舱即不再进水。这一过程是 自动实现的，所以，采样器放到设计 水深内水下某一测点 后，能使取样舱的舱 内压力和采样器外水 压力平衡。 这时打开 进水控制开关4，采样 器进水采样，因内外 压力平衡，不会发生 突然灌注现象。 皮囊式采样器 皮囊式采样器也是一种调压积时式采样器。具有结构简单、 无需设置专门的调压装置、操作方便、可靠性高、现场可以更 换取样舱(皮囊）、进口流速系数稳定等优点，容易得到应用。 皮囊式采样器采用软性乳胶皮囊作取样容器。 皮囊内是取 样舱，皮囊外与水体直接相通的仪器舱是调压舱。在仪器入水 前，将乳胶皮囊内空气排净。入水后，利用柔软乳胶皮囊具有 弹性变形和良好的压力传导作用的特点，乳胶皮囊自动调节取 样容积，始终保持皮囊内外压力平衡，达到瞬时调压的目的 。 关于水样进口流速与天然流速比值系数问 题（进口流速系数） 采样器进水管内的水样进口流速与天然流速之比 称为进口流速系数，用K表示，K应等于1。 • 进口流速系数误差在流速为0.5～5.0m/s，含沙量在 30kg/m3条件下，应有75%的累计频率，达到±10%，即 K = 0.9～1.1； • 当含沙量在30～100 kg/m3 时，应有75%的累计频率达 到±20%，即K = 0.8～1.2左右。（k更易偏小） • 用实测方法计算进口流速系数K。将采样器放到某一 测点，用进水开关控制采样时间。用采样器采得的水 样（体积）、采样历时、进水管口径计算进水管内的 水样进口流速。用流速仪测量采样器处的天然流速。 从而计算进口流速系数K。 • 自动悬移质测沙仪简介 • 自动悬移质测沙仪都能自动测得水中的悬移质含沙 量，可以在水中工作较长时期，它们的输出数据或信 号能自动转换为水中的悬移质含沙量，能够接入专用 仪器、计算机、遥测终端机，可以远距离传输。这样 的仪器有： ——光电测沙仪 ——振动测沙仪 ——同位素测沙仪 ——超声波测沙仪 • 这些仪器处在不同的发展阶段，有各自可能的适用 范围和特点，但均未在国内水文测验中正式使用。在 国外，这些仪器用于水文测验的正式产品也不多。 • 利用各种遥感方法也可以估测水中的含沙量，如 利用光谱反射法测量海面、湖面较大范围的水域表层 含沙量。还有悬沙图像分析仪，可以在水下拍摄图像， 分析得到含沙量和粒径级配。 光电测沙仪的工作原理 • • • • • • • • • • • • • • 光线通过浑浊的液体时，因浑浊度不同，光强度会有不同程度的减弱。测 出光线减弱量，再根据传输距离等影响因素，就可以计算出液体的浊度。 在很多场合，天然水体中的泥沙含量是决定浊度的唯一因素。如果泥沙含 量和浊度之间有稳定的关系，就可以用测量浊度的方法来测得含沙量。 光线在水中的衰减与下列因素有关： L——光程，光线在液体介质中通过的路程； K——吸收系数，某种介质相对于光线的特性； C——含沙量，水中悬移质含沙量； d ——悬移质平均粒径； r ——悬移质容重。 3KLC / 2 rd 可以用下式估算光的衰减： 0e 式中： 透过介质后的光通量； 0 透过介质前的原光通量。 由上式，可以在测得光通量后，根据已知的L、r，再根据率定所得的 K和d ， 计算得出含沙量C。 实际生产的仪器多数使用红外光或激光。 大量仪器还是通过实际率定来确定含沙量和测得光通量之间的关系的。 0 e3 KLC / 2 rd 光电测沙仪的性能和应用 • • • • • • 准确性分析 由公式可知，泥沙容重r、泥沙直径d、吸收系数k都不是 定值， 泥沙直径的影响不可忽视。此类仪器可以用来测量 泥沙平均直径就是一很好的说明。所以光电测沙仪的准确度 较差。不适用于较大泥沙含量 。 上述典型产品原来只用于1 kg/m3的含沙量，并限于在30μm 的泥沙的粒径时。由于陆地水文测验的需要，已有这类仪器 的改进型，可以测较大含沙量，可以适用于较低含沙量的江 河。 原仪器的含沙量测量误差可达±20% 。 特点和应用 光电测沙仪能自动长期工作，自动测量含沙量，测量速度很 快，测得数据可以很方便地长期存贮和供自动传输。 一般讲，只能应用于低含沙量、较稳定的泥沙粒径、较大 的允许误差时。长期使用时，一定要保持光学传感器表面的 洁净。 超声波测沙仪的工作原理 • • • • • • • • 超声波在水中传播时，能量将不断衰减。可以用下式表示 ax 其衰减规律： Px Poe 式中：P 为原振幅； Px 为超声波传输到距离声源x处的振幅； x为超声波传输的距离；a为声波衰减系数； 声波衰减系数是由纯水和水中含沙量二部分衰减系数组成的。 由含沙量决定的声波衰减系数还受泥沙粒径、容重、泥沙粘性 等因素影响。泥沙容重、粘性变化较小，如果粒径较稳定， 就可以找出泥沙含量和声波衰减的关系。 测得超声波衰减量 和水中的泥沙含量。 可以应用声学多普勒原理测量水中的含沙量。应用ADCP 测 量流速剖面的同时，接收的声学回波也提供了水中含沙量的定 性分布信息 。 已有对国外仪器的试验试用。 由于它适用于高含沙量测量，在工业上有相应的测量泥浆浓 度的产品。 同位素测沙仪的工作原理 • 同位素测沙仪利用γ射线通过物质时的能量衰减原理测量被测物质的密 度，从而测得含沙量。 • 放射性物质能放射出α、β、γ射线， γ射线波长短、穿透能力强。 它通过物质时与其它光通过物质时的衰减情况类似，衰减情况可按指数规 律计算。如入射γ射线强度为I0，穿过水体厚度为 L，透过水体后的射线 强度为I，则： I I 0e RL • • 式中：R——γ射线在水体中的质量衰减系数； • ρ——水体密度。 • 此式与超声波测沙的计算公式类似，说明这二类仪器的工作原理是相近的。 • 质量衰减系数R受光电效应、康普顿散射和电子偶效应影响，由此三部分 影响分别形成的三种质量衰减系数R1、R2、R3组成。此三种质量衰减系数 相互独立、互不影响，且R=R1+R2+R3。仪器相应的R值可以经测试后确定。 测得γ射线通过水体后的强度I，由已知的I0和R，就可以由下式计算水体 密度： • 1 I RL Ln( ) I0 同位素测沙仪的性能和应用 • • • • • • • 1．技术性能 同位素测沙仪能适应0.5～1000 kg/m3的大含沙量范围，也能 适应较大的流速。但在水文测验中尚无典型产品。工业应用多。 2．准确性分析 同位素测沙仪计算公式中的三个分量并不相互影响，也较稳 定。更重要的是它们受泥沙颗粒大小、容重、粘性的影响很小。 所以由测得的γ射线强度I计算得到的含沙量较稳定准确。 国内在上世纪六十年代有过成功的实际应用，能够达到泥沙 测验的要求。 3．特点和应用 同位素测沙仪工作性能较稳定，测量准确度也较好，这是一 种较好的自动测沙仪器。 含沙量太低时，测量误差较大。 同位素测沙仪必须使用放射源。在放射源对人体保护、环境 影响方面，在放射源的保管、应用、处理方面有很多问题。 目前放射源的剂量很小，仪器的保护越来越完善，对人体健康、 环境很安全。同位素测沙仪应该有较好的应用前景。 振动测沙仪测沙原理 振动测沙仪是一种密度传感器，其核心部分是一根利用特种材 料制成的空心振动管。它的固有振动频率随着流经振动管内水 体密度的变化而变化。充满水体的振动管的固有振动频率可用 下式计算： a EI f n 2 ( A A ) L • • 式中：an ——振动管二端紧固梁的固有频率系数； a • E——振动管材料的弹性模量； I——振动管惯性距； • L——振动管的有效长度； AS——振动管材截面积； • ps ——振动管材密度； • A——流经振动管内被测液体的截面积； • p——被测液体（水体）的密度。 • 仪器设计制作定型后，除水体密度外，上述各量均为定值，水 体密度和振动管固有振动频率为单值函数，可以由振动管振动 频率推求水体密度以及含沙量。 4 S S n S 振动测沙仪的结构 水下传感器的基本结构如图示。水流沿箭头方向流进、流 出仪器内的振动管，在激振线圈的电磁力作用下，振动管以 随含沙量变化而变化的固有频率发生振动。此振动在检振线 圈内感应出同频率的振荡信号。经联接电缆，振荡信号被水 上仪器接收。 1. 激振线圈； 2. 振动管； 3. 检振 线圈；4. 固定管座； 5. 减振器。 振动测沙仪的特点和应用 —— 振动测沙仪没有可动部件，也没有与水体接触的发送接 收传感器，与水体接触的振动管只是一个水流通道，所以它 能长时期自动工作。测量速度也很快 。 使得这种测沙仪可 以作为一种自动监测仪器应用。 • ——影响仪器测沙性能和稳定性的因素较多。使用前要确定 并置入泥沙密度值；长期应用时要注意定期调整，以保证测 沙准确性。 • ——振动管内腔是一细长型管道，含沙水流流经时很可能产 生泥沙残留淤积。一旦发生泥沙淤积，将严重影响测沙准确 性。 在长期使用时，在不同测量环境下，很有可能发生淤 积问题。这是影响振动测沙仪能否长期自动工作的主要因素。 • ——在工业上用来测量管道（或抽入仪器）中的泥浆、粉浆 的密度，浓度都比较大。更多地用于各种溶液密度的测 量。 。 • ——水文上还没有较广泛地应用。该类仪器可以用于中高含 沙量的直接测量，能否用于定点的长期自动测沙要视所用产 品的性能而定。 推移质、河床质采样器和跃移质 泥沙测验仪器 推移质泥沙采样器 • 器测法－差压式推移质采样器 框式推移质采样器 坑式采样器 • 其它方法－ 国际标准中列举了差测法、沉淀法、 沙丘追踪法、遥测法、示踪法等方法 推移质泥沙采样器的工作原理 • • 推移质泥沙采样器都具有一固定宽度的口门，放 到河底后，能稳定地紧贴河底。推移质泥沙通过口 门进入采样器的泥沙收集器，经过一预定的时间后， 提起采样器，根据采集到的推移质质量，口门宽度、 采样历时计算出断面上该点的河底单位宽度、单位 时间的推移质输沙率。然而再根据采样器效率（如 果知道的话）、断面上各测量点推移质输沙率推求 整个断面推移质输沙率。 压差式推移质采样器 压差式推移质采样器的工作原理 • 压差式采样器适用于沙质、小砾石河床。从进口口门向后， 采样器的横断面逐步扩张，后部形成负压，使流速减慢，有 利于进入采样器的推移质泥沙滞留在采样器的泥沙收集器内。 泥沙收集器的结构可能是底部的一些档板、固定在出口处的 网兜、或者是专门设计的收集室。 压差式推移质采样器的结构 • 压差式推移质采样器由口门、泥沙收集器、带配重和尾翼的 器身组成。 • 国外的采样器对口门不加控制，一直敞开。我国的一些压差 式推移质采样器增加了口门开关板，对采样器内部横断面的 逐步扩张也有所研究，采用一些弧形顶板等，使采样器内水 流平顺。有利于采样效率的稳定。 Y901型沙推移质采样器 技术性能： 1. 适用范围：流速≤3m/s、 水深≤30m、床沙粒径≤2 ㎜的冲积性河流； 2. 进口面积：100㎜×100 ㎜； 3.出口面积：200㎜×90㎜； 4.有效最大积沙量：15㎏； 5.采样器质量：200㎏。 AYT-300型砾、卵石推移质采样器 • • • • • • • • AYT-300型采样器是一种压差式砾、卵石推移质样本采集 器，其特点是利用进口面积与出口面积的水动压力差，增大 器口流速，使器口流速与天然流速接近，达到采集天然样本 的目的。 技术指标 （1）适用范围：流速≤5m/s、水深≤40m、推移质粒径 2mm～250mm的卵石夹沙及砾、卵石； （2）口门宽：300mm；软底网 （3）承样袋：2mm孔径尼龙网袋； （4）仪器尺寸：总长1800mm、总高438mm、器身长900mm； （5）采样器质量：350㎏。 这种采样器是用来采集粒径2mm以上推移质的，以填补上二 种采样器的适用范围空档。使用软底网以贴紧河床，用尼龙 网袋承集所采推移质样品。 美国“简易”积时 式采样器 室内泥沙颗粒分析仪器 • • • • • • 人工分析方法： 筛分法、沉降法、吸管法。 自动分析方法（光电颗粒分析技术）。 ——浑匀沉降消光法。 ——光散射衍射法。 ——光子相关光谱法。（用于工业 ） 应用全静态沉降分析技术的光电颗分仪 • 粒度分析原理 • 一定粒径的（泥沙）颗粒在静止的分散介质（水）中由于重 力作用自由下沉，当粒径小于或等于0.062㎜时（粉沙）， 沉速遵循Stokes公式。当粒径为0.062～2.0㎜时（砂粒）， 采用另一公式（沙玉清的过渡区公式）。在沉降管（区）内， 某一时刻不同粒径的粒子群将处于不同的高度。光透射过 粒子群时，由于粒子对光的吸收、散射作用将使光强衰减， 类似于光电测沙原理。由测得的透射光强，可依据Beer定律 计算出含沙量。根据测量时的时间、测量处所在沉降管的高 度，可进一步求得粒子的粒径级配。 • 产品 • 河海大学曾有过早期产品。应用较多的是1996年研制成功的 DLY-95光电颗粒分析仪。 应用光散射衍射法分析技术的光电颗分仪 • 激光衍射粒度仪的测量原理是：颗粒在激光束的照射下， 其散射光的角度与颗粒的直径成反比关系，散射光强随角度 的增加呈对数规律衰减。 图中右侧是仪器中的激光发生器， 发出的激光经透镜后成为平行光束，此平行光束通过中间的 样品池，发生散射，散射光经傅立叶透镜后成像排列在有多 个检测器的左侧焦平面上，由光电检测器接收。 散射光的 能量分布与颗粒直径的分布直接相关，通过接受和测量散射 光的能量分布就可以得到颗粒的粒度分布。 地 下 水 采 样 地下水采样泵 地下水采样器 设 备 对地下水采样设备的技术要求 • 在我国的有关规范中只有原则要求，没有看到国际标准，在 美国材料试验学会的行业标准中有比较详细的规定。综合这 些文本和实际需要，对地下水采样设备提出如下主要技术要 求： • 1．所用材料应耐腐蚀，化学性质稳定，不会影响所采水样 的化学成份。应主要使用不锈钢、玻璃、稳定的工程塑料等 材料。 • 2．采样过程中应使水样尽量少与空气接触。在提升上地面 过程中不能与采样设备外的水体发生交换。 • 3．被采样的水体在采样过程不能有太大的扰动，进入采样 设备内部后也不应被过分地搅拌（如采样泵的旋转叶片）。 • 4．抽水采样时，流量应较小，以免扰动井中水体。 • 5．应能采到要求深度处的水样。 气囊式采样泵 气囊式采样泵是美国行业标准建 议使用的一种地下水采样设备 。 此泵以压缩空气为动力， 工作时 控制器控制加压和排气，使压缩 空气交替进入气囊外部空间， 挤 压气囊，在上下球阀的作用下， 气囊的水体被挤入采样水管。 压 缩空气交替工作，所采水样被不 断挤压，从采样水管上部流出。 优点： 适用于大部分水质参 数； 所采水样不和空气接 触； 采样深度超100m； 小流量采样不扰动地 下水体； 适用于50mm以上直 径的测井； 可用于小口径井的洗 井。 使用不便之处是： 要按提升高程计算所 需空气压力； 需要压缩空气动力源 贝勒管（Bailer） 贝勒管是美国行业标准建议使用 的地下水采样器，也是国外比较 普遍使用的地下水采样器。其主 要构成是一个长圆形的采样筒， 上下各有一个单向球阀。 有的产 品只有一个下球阀 。采样时，用 悬索悬吊，将贝勒管放入井中。 在下放的过程中，下球阀被水顶 浮起，水流入管内。这时的上球 阀也处于开启状态，在贝勒管下 放的过程中，地下水进入管内又 不断流出，直到贝勒管停在指定 的深度，管内采得此点的水样。 提起贝勒管的过程中，下球阀自 动关闭，将水样密封带到地面。 水面蒸发观测仪器 • 用于水面蒸发量人工观测的仪器有E601型蒸发器 和20cm口径蒸发器。以及一些自动蒸发观测仪器。 ——自动蒸发观测仪器都是在E601B的基础上构 成的。 ——水面蒸发观测规范规定了E601的结构，原标 准中规定的E601用钢板制作。后经改进，应用玻璃 钢制造的E601B型水面蒸发器的性能优于用钢板制 作的E601型。作为更新换代产品，E601B型水面蒸 发器已成为水文、气象部门统一使用的标准水面蒸 发器。在《水面蒸发器》国家标准中的标准水面蒸 发器就是原来的E601B型水面蒸发器。 E601B水面蒸发器 主要规格及技术参 • • • • • • • • • 测针最大量径： 测针最小读数： 蒸发桶器口直径： 70mm XK34-132-0032 0.1mm 618±2mm 插座测针 probe 蒸发桶器深： 600mm 电源 ： DC3V 环境温度 ：-40℃～+50 Spillway tube 溢流桶 制造厂家：水利部南京水利水文自动化研究所 Ring 围圈 Evaporation tube 蒸发桶 自动（记）蒸发器 • ——自动蒸发器有自记蒸发量和可以用于遥测的信号输出功 能。除了量测装置以外，它们的蒸发桶、水圈、溢流桶都和 标准水面蒸发器（E601B型）一致，只是在观测蒸发桶内水 位的方法上应用了自动化“水位计” 。所以蒸发器和水位 计有很多相同之处，但蒸发器的水位测量精度和分辨力要求 都高于一般水位计。由于要保证蒸发桶内水面不能发生较大 变化，自动蒸发器还必须有向蒸发桶内补水的功能。这二条 是自动蒸发器和自动水位计的不同。 • ——测量水位有很多方法，也可以设计成相应的自动蒸发器。 从目前情况看，补水式自动蒸发器和浮子式自动蒸发器已有 产品提供。另外还有超声自记蒸发器，应用磁致伸缩液位传 感器的自记蒸发器 。 补水式自动蒸发器 工作原理 蒸发使蒸发桶内的水面下降，当 下降一个预定值时，补水装置会自 动向蒸发桶内补入一定量水体，使 蒸发桶内水面上升到原来高度。记 录下补水时间和水量（一恒定值）， 就完成了蒸发自动测量。 此产品 是在蒸发桶内水面上方安装一水面 1. 蒸发桶； 2. 溢流管； 3. 测针 桶； 4. 水面测计； 5. 补水管； 测针 。当蒸发桶内水面因蒸发降低 而脱离针尖时，立即产生一个信号。 6. 补水机构； 7. 贮水桶； 8. 量 此信号通过控制系统和相关设施的 水探针； 9. 量水筒； 10. 控制盒。 动作，会使补水装置向蒸发桶内补 利用此信号，可以记录蒸 充一定量的水（如相当于0.5mm蒸发 量的水量），使蒸发桶内水面上升， 发量和遥测传输。实现了 蒸发量的自记和遥测。 重新触及测针。 FZZ-1型遥测蒸发器 XK34-132-0031 主要技术指标 1．蒸发桶器口直径： 618±2mm。 2．蒸发桶器深： 600mm。 3．分辨力： 0.5mm。 4．量水筒补水精度： 3%。 5．电 源： DC12V。 水利部南京水利水文自动化研究所 浮子式自动蒸发仪 工作原理—— 用联通管将蒸发桶内水体与一小的“静水井”相连，用一 高精度、高分辨力的浮子式水位计测量此“静水井”内的水位，也就测得 了蒸发桶内水面的变化。再辅以自动向蒸发桶补水和自动处理降雨影响的 功能，构成了一台浮子式自动蒸发仪。 仪器结构与组成—— 仪器包括一个高分辨力的精密浮子水位计、自动补 水机构、控制部分、记录装置、电源等。需要补水水箱或水源。 蒸发桶 应用标准水面蒸发器（E601型）。 仪器内有一浮子室，浮子室和蒸发桶联通 。浮子式水位计感测浮子室 内的水位。为了达到较高的准确性，常采用光电编码器。控制部分定时测 量编码器输出，得到水位和蒸发值。当水位降到一定高度时，自动补水机 构向蒸发桶内定量补水。补水结束，以新的水位起点再开始测量水位和蒸 发量。如果遇到降雨，小雨时类似补水效果（还可测得降雨量），雨停后 仍能自动测量蒸发。 与前述补水式自动蒸发仪相比较，这种仪器的自动化程度较高。 这种蒸发器的结构比较复杂，可能对仪器的稳定性和准确度有影响。 其它形式的自记蒸发器 • 超声波自记蒸发器 • 应用超声波测量水位的原理来测量蒸发器或大型蒸 发池内水面高度，也可以由此测得蒸发量。不过， 水位测量必须非常准确，一般产品不易做到。如果 没有自动补水装置，将需要人工补水。这类仪器还 没有正式应用。 • 应用磁致伸缩液位传感器的自记蒸发器 • 磁致伸缩液位传感器（见水位测量部分）能测得很 准确的水位，蒸发器内的水位变化很小，很适合应 用磁致伸缩液位传感器。已有这种自记蒸发器，其 自动化程度和准确性都很高。 水质自动监测仪器 直接法水质测量仪（电极法） 水质自动分析仪 直接法水质测量仪（电极法） • • • • 工作原理： ——直接法水质仪的传感器放入水体中，能直接感测到某一水 质参数的数值。某一种电极只能测得某一种水质参数。感应头 直接感应水质，没有可动部件，可以较长时期在水中工作，连 续测量。 ——测离子浓度的测量电极由一个离子选择性电极和一个电位 恒定的参比电极组成。放入待测水体后，水中某种离子浓度会 对相应的离子选择性电极起作用，改变测量电极二电极间的电 位。测出此电位，就可以求得相应的离子浓度。测得的电位和 离子浓度有较稳定准确的关系。 ——有些参数，如水温、浊度、水深（压力）、电导率等也用 一个“电极”来测量，但测量元件就不是上述的电极了，它们 是温度传感器、光电浊度探头、压力传感器等。离子选择性电 极能用于CN－、F－、CI－、NH4+、S2－、SO42－、NO2－、NO3 －、K+、Ca2+、Mg2+等离子的监测。常规五项都用电极法自动 监测。 ——有些水质参数可以通过其它测得参数转换得到，如盐度可 以从电导和水温得出 。一些复杂的“电极”已能测量COD等参 数。 水质参数 测量范围 分辨力 准确度 溶解氧（DO） 0～50mg/L 0.01mg/L 电导 水温（T） 酸碱度（PH） 盐度 浊度（Turb） 铵氮/氨氮（ NH4-N） 硝酸盐氮（ NO3-N） 氯化物 叶绿素 0 ～ 100ms/cm －5～+45℃ 0～14 0～70PPt 0～1000NTU 0～200mg氮 /L 0～200mg氮 /L 0 ～ 1000mg/L 0 ～ 400μg/L 0.001 ～ 0.1ms/cm 0.01℃ 0.01 0.01PPT 0.1NTU 0.001 ～ 1mg 氮/L 0.001 ～ 1mg 氮/L 0.001 ～ 1mg/L 0.1μg/L 0～20 mg/L：±2%或 0.2 mg/L 20～50 mg/L：±6% ±0.5%+0.001ms/cm ±0.15℃ ±0.2 ±1%或0.1PPt ±5%或2NTU ±10%或2 mg/L ±10%或2 mg/L ±15%或5 mg/L 电极法水质仪主要性能 用于地表水的测量电 极和室外安装 水质自动分析仪 • • • • • • 水质自动分析仪能在野外自动采集水样，自动进行实验室 里的分析工作，得到某种水质参数的分析结果。准确性高。 水质分析方法很多，原理复杂。主要有下述几种基本原理： ——定量加入某种试剂与待测物反应，直至这种物质消失。 测定加入的试剂量，得到某一水质参数含量。同时要应用某 种方法测定这种物质反应消失的时间，才能测得加入的试剂 量。也可以加入过量的试剂，保证被测物消失，然后再测出 加入试剂的残留量。 ——通过各种光学方法测定某些物质含量，如紫外分光光度 仪常被应用。紫外光也被用来催化反应。 ——使用内置测量电极测量自动分析过程中某种物质的浓度， 从而换算得知需测定的水质参数量。 ——用其它方法转变或消耗掉需测物，再测定转变后的物质 量或转变时需要的某种物质量，从而确定需测的水质参数量。 水质自动分析仪的特点 • • • • • • • ⑴ 功能完善，可以分析大多数实验室内才能分析的 水质参数。它将实验室分析过程自动化，所以能满足 大部分水质参数的自动化监测要求。 ⑵ 方法准确，测量准确性高。由于它没有改变公认 的标准分析方法，所以它的测量准确度高于电极法。 总的讲可以达到1～5%的误差范围。 ⑶水质自动分析仪的局限性： ——结构复杂、庞大，价格昂贵； ——野外安装难度大； ——需要设计安装抽取水设备。有时候，抽水取水设 备的制造安装成本是很高的。 ——水样的沉淀、过滤等预处理以及对仪器和抽、取 水管道的清洗较复杂。可能受泥沙、水色影响。 水质自动分析仪可以用于绝大多数水质参数的自动 监测 。