本发明涉及水利行业水质采样，具体为一种悬浮球式多孔泥沙取样装置及水力平衡的计算方法。
背景技术：
1、传统泥沙取样方法分为直立式多孔采样器取样和玻璃采样器取样等。但上述采样器在实际进行泥沙取样过程中，往往会因为各孔径受力不平衡，导致不同断面采出的泥沙样本极不均匀，严重影响了采样精度，对后续深入了解水土流失发生机制和影响因素带来不便，针对这一问题，我们研制了悬浮球式多孔泥沙取样水力平衡的计算方法和装置。
2、首先从应用场景的广泛性上，悬浮球式多孔取样装置可于水流平缓的河流、湖泊、水库的水样采集，山区水深流急的河流水样采集，可在不同水位深度处，等比例抽取泥沙样品，保证各个取水孔样品均匀，其次从悬浮球式多孔取样装置的技术顶层设计上，此装置突破传统一般性取样的技术方法，采用物理模型搭建和科学计算方法论证作为理论支撑，使其测量结果具有代表性、可靠性、可比性、及公证性。再取样操作上来看，在取样过程中装置可根据自己的独特三孔结构设置，可根据具体取样者取样需求通过设置不同取水孔的直径，科学计算出同等量的取样容积，以保证三个取水孔的取样一致，排除人工设置不同取水孔直径的大小，进而科学计算出取样的容积，避免多次取样才能达到的效果，缓解取样困难和浪费取样时间的现象。
3、综上所述，通过自然的孔径储水量分流取样的成本浪费不可避免，取样的质量也存在耦合性，达不到均衡的效果，进而影响测量成果，所以，需要一种自动调节径深前置程序科学计算来实现三取水孔取水量相等。
4、而我们结合上述的问题就会发现，目前市场上现有的，在进行使用的时候，很难同时去规避上述提出的问题，并且即便是能够解决，也需要通过外部工具配合进行解决，从而无法达到我们所期望的效果，故而，我们提出一种悬浮球式多孔泥沙取样装置及水力平衡的计算方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种悬浮球式多孔泥沙取样装置及水力平衡的计算方法，通过计算方法得出不同水位深度下取水量一致时的取水孔直径，进而实现体积的同步，达到进水量均衡，实现三个取水孔取水量相等，从而达到测量或者取样需求。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种悬浮球式多孔泥沙取样装置，包括分层取样装置，其特征在于：所述分层取样装置包括径流泥沙取样管，所述径流泥沙取样管前端固定连接有浮球，所述径流泥沙取样管靠近浮球处的前端开设有三个取水孔，三个所述取水孔可根据应用需求进行计算，调节其孔径大小和间距。
3、优选的，所述径流泥沙取样管沿水流方向置于水域中，所述径流泥沙取样管一端通过支架转动连接于水域中，所述径流泥沙取样管另一端通过浮球浮动在水中。
4、一种悬浮球式多孔泥沙取样装置的水力平衡计算方法，在测量或者取样过程中可设置不同的量水筒直径，然后科学演算出三取水孔的采样量，进而实现取样的需求，为实现三个取水孔取水量相等的目的，使用科学计算，通过伯努利方程科学推到出排水量的容积即水的体积，可根据测试者要求设置不同取样场景，第一采用液体压强原理，设置液压垂直距离，以保证空气压力大于水压，实现入水的采集，三个取水孔的孔口直径分别为d1,d2,d3，三个取水孔距离径流泥沙取样管端部的距离分别为h1、h2、h3，然后根据伯努利方程推算出h1、h2、h3进而实现取水量的一致，具体理论计算：
5、液体压强的计算公式p＝ρ×g×h
6、ρ：液体的密度，这里取10，
7、h代表深度，即从液面到孔口的垂直距离，
8、可得径流泥沙取样管内的空气压力范围为h1×104～h3×104pa
9、因此需减小取水管内的压强，使其小于h1×104pa，水才能被压入孔口，
10、我们假设取水孔处和水面处的压力相同(p1＝p2)，
11、由伯努利方程可得：
12、ρ×g×h1＝(1/2)×ρ×v12
13、ρ×g×h2＝(1/2)×ρ×v22
14、ρ×g×h3＝(1/2)×ρ×v32
15、其中，ρ是水的密度，g是重力加速度，h是孔口高度，v是孔口速度，
16、取水量(流量)q可以通过以下公式计算：
17、q1＝a1×v1
18、q2＝a2×v2
19、q3＝a3×v3
20、其中，a是取水孔的横截面积，v是通过取水孔的水流速度，
21、取水孔近似为圆形，a＝πd2/4
22、要使得q1＝q2＝q3，则
23、d1：d2＝h21/4：h11/4
24、d1：d3＝h31/4：h11/4
25、d2：d3＝h31/4：h21/4
26、若是d1处开两孔，则d1：d3＝h31/4：
27、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
28、1、本发的悬浮球自控调节孔径直径和间距保持水量平衡的测量装置，可以实现自动取水量相等，避免不同水深采样过程带来的误差，并且能够减少取样的人力成本，另外测量数据更加科学严谨，同时也缩短了取样的周期。
29、2、本发明能够实现对径流泥沙的分层取样，提高了取样的准确性和针对性，通过设置多个取水孔，并利用科学计算实现取水量的一致，保证了取样的可靠性和稳定性，操作简便，能够适应不同的取样场景和需求。
1.一种悬浮球式多孔泥沙取样装置，包括分层取样装置(1)，其特征在于：所述分层取样装置(1)包括径流泥沙取样管(12)，所述径流泥沙取样管(12)前端固定连接有浮球(13)，所述径流泥沙取样管(12)靠近浮球(13)处的前端开设有三个取水孔(14)，三个所述取水孔(14)可根据应用需求进行计算，调节其孔径大小和间距。
2.根据权利要求1所述的一种悬浮球式多孔泥沙取样装置，其特征在于：所述径流泥沙取样管(12)沿水流方向置于水域中，所述径流泥沙取样管(12)一端通过支架转动连接于水域中，所述径流泥沙取样管(12)另一端通过浮球(13)浮动在水中。
3.根据权利要求1所述的一种悬浮球式多孔泥沙取样装置的水力平衡计算方法，其特征在于：在测量或者取样过程中可设置不同的量水筒（21）直径，然后科学演算出三取水孔（14）的采样量，进而实现取样的需求，为实现三个取水孔（14）取水量相等的目的，使用科学计算，通过伯努利方程科学推到出排水量的容积即水的体积，可根据测试者要求设置不同取样场景，第一采用液体压强原理，设置液压垂直距离，以保证空气压力大于水压，实现入水的采集，三个取水孔（14）的孔口直径分别为d1,d2,d3，三个取水孔（14）距离径流泥沙取样管端部的距离分别为h1、h2、h3，然后根据伯努利方程推算出h1、h2、h3进而实现取水量的一致，具体理论计算：
4.h代表深度，即从液面到孔口的垂直距离，
5.取水孔近似为圆形，a=πd2/4
