一種推移質(zhì)顆粒運(yùn)動(dòng)的示蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種水利工程的方法，特別涉及一種推移質(zhì)顆粒運(yùn)動(dòng)的示蹤方法，該方法適用于在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中獲取床面及床面下方一定深度處的示蹤推移質(zhì)顆粒，獲得推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)信息。其IPC國(guó)際專利分類號(hào)為E02B1／00。本發(fā)明的示蹤方法包括：根據(jù)顏色沙推移質(zhì)輸移所需時(shí)間后停水，對(duì)床面采樣，根據(jù)實(shí)驗(yàn)精度需要，在床面每隔一定距離沿水流方向或其垂直方向等面積采樣，烘干采樣沙，篩除多余粒徑沙均勻撒白紙拍照，數(shù)字圖像處理照片測(cè)量顏色沙顆數(shù)即完整推移質(zhì)顆數(shù)，統(tǒng)計(jì)得出顆數(shù)分布。
【專利說明】一種推移質(zhì)顆粒運(yùn)動(dòng)的示蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水利工程的方法，特別涉及一種推移質(zhì)顆粒運(yùn)動(dòng)的示蹤方法，該方法適用于在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中獲取床面及床面下方一定深度處的示蹤推移質(zhì)顆粒，獲得推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)信息。其IPC國(guó)際專利分類號(hào)為E02B1 / 00。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，推移質(zhì)輸移的示蹤主要采用兩種辦法:其一是將微型電子定位器嵌入顆粒內(nèi)部，定位器可以把各顆粒位置傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，該方法的優(yōu)點(diǎn)是精度較高，缺點(diǎn)是僅適用于顆粒較大的卵石；其二是對(duì)粒徑較小的推移質(zhì)采用染色的示蹤顆粒，對(duì)床面拍照后利用肉眼或圖像處理技術(shù)統(tǒng)計(jì)染色示蹤顆粒在某一區(qū)域內(nèi)顆數(shù)或其位置的變化。此方法的缺點(diǎn)是僅能識(shí)別床面表層的示蹤顆粒，無法解決推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)后顆粒間相互掩埋的問題。此外，沙質(zhì)推移質(zhì)往往在床面表層以下形成層移運(yùn)動(dòng)，而層移質(zhì)的示蹤一直是傳統(tǒng)染色拍照法無法解決的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:為了探究包括層移質(zhì)在內(nèi)的推移質(zhì)輸移規(guī)律，提供一種能在實(shí)驗(yàn)中示蹤推移質(zhì)顆粒的新方法，該方法能識(shí)別出床面及被掩埋的染色顆粒，得出其沿程分布，方法既簡(jiǎn)單易行，又結(jié)果可靠。
[0004]本方法解決技術(shù)問題所采用的方案:
[0005]一種推移質(zhì)顆粒運(yùn)動(dòng)的示蹤方法，包括以下步驟:
[0006](I)初始床面用白色沙鋪墊，用于研究輸移規(guī)律的粒徑顆粒采用顏色沙；
[0007](2)按照實(shí)驗(yàn)水流條件，按推移質(zhì)輸沙級(jí)配混合該粒徑顏色沙與其余粒徑白色沙，在各水流條件下，把相應(yīng)的級(jí)配沙從水槽上游加沙斷面處均勻撒入，加沙速率根據(jù)該水流條件的實(shí)際輸沙率確定，顏色沙出現(xiàn)在水槽下游的目標(biāo)斷面時(shí)停水；
[0008](3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需精度采樣，采樣范圍為從加沙斷面開始至顏色沙輸沙末端，采樣點(diǎn)沿水流方向等距離選取，采樣面積相同，取樣深度為往下不再有該顏色沙為止；依取樣順序?qū)⑺蓸悠肪幪?hào)，并依次放入烘沙箱烘干；
[0009](4)為了減小干擾，用篩子篩除顏色沙粒徑以外的粒徑顆粒，將篩選出的顆粒均勻撒在尺寸相同的白紙上，并使每顆顏色沙能被清楚分辨；白紙尺寸根據(jù)相機(jī)像素、取樣量及顏色沙粒徑確定，使每顆顏色沙能被清楚分辨；
[0010](5)用高分辨率相機(jī)對(duì)準(zhǔn)白紙拍照，用ImageJl.46r將每張照片進(jìn)行數(shù)字圖像處理，測(cè)量顏色沙顆數(shù)；統(tǒng)計(jì)每張照片的顆粒數(shù)，最終得出所研究粒徑的推移質(zhì)沿流向在床面上的分布。
[0011]本方法的優(yōu)點(diǎn)是，能識(shí)別床面及被掩埋的推移質(zhì)顆數(shù)在床面位置的變化，為探究推移質(zhì)顆粒輸移規(guī)律提供有力手段，方法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0013]圖1是本發(fā)明的示蹤方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]初始床面采用白色沙鋪墊，用于研究輸移規(guī)律的推移質(zhì)采用顏色沙。實(shí)驗(yàn)時(shí)，推移質(zhì)輸移一段距離后停水，根據(jù)實(shí)驗(yàn)精度要求采樣，采樣范圍為推移質(zhì)發(fā)生輸移的初始橫斷面至輸移結(jié)束的橫斷面，采樣位置沿平行水槽中心線方向，采樣間距根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求確定，采樣為等面積采樣，采樣深度到無該顏色沙出現(xiàn)為止。用烘箱烘干采樣沙，用篩子篩除顏色沙粒徑以外的顆粒以減小干擾，將篩選出的顆粒均勻撒在尺寸相同的多張白紙上，要使每顆顏色沙能被清楚分辨。最后用高分辨率相機(jī)拍攝白紙上的顆粒，利用數(shù)字圖像處理軟件識(shí)別并統(tǒng)計(jì)每張照片的顏色沙顆數(shù)，統(tǒng)計(jì)顏色沙在床面的分布。
[0015]推移質(zhì)是特定實(shí)驗(yàn)水流條件下，在水槽床面附近運(yùn)動(dòng)的顆粒，顆粒不存在揚(yáng)動(dòng)，由接觸質(zhì)、躍移質(zhì)和層移質(zhì)組成。
[0016]顏色沙是非白色且顏色鮮明的顆粒，每種粒徑對(duì)應(yīng)一種顏色。
[0017]輸移距離是指推移質(zhì)從加沙斷面被輸移到目標(biāo)斷面，兩斷面之間的水槽中心線長(zhǎng)度。
[0018]橫向是指沿水槽中心線的各斷面垂直于水流的方向。
[0019]均勻撒在尺寸相同的白紙上是指不出現(xiàn)成堆重疊，白紙尺寸是使顏色沙在照片中能被清楚分辨的白紙尺寸。
[0020]拍照時(shí)保持室內(nèi)光照恒定。
[0021]以下結(jié)合實(shí)例(研究某粒徑顆粒在非均勻床沙中輸移的實(shí)驗(yàn))具體闡述本方法在推移質(zhì)示蹤上的應(yīng)用。
[0022]實(shí)施流程如下(圖1所示):
[0023]1.初始床面用白色沙鋪墊，需要用于研究輸移規(guī)律的粒徑顆粒采用顏色沙。
[0024]2.按照實(shí)驗(yàn)水流條件，按推移質(zhì)輸沙級(jí)配混合該粒徑顏色沙與其余粒徑白色沙。在各水流條件下，把相應(yīng)的級(jí)配沙從水槽上游加沙斷面處均勻撒入，加沙速率根據(jù)該水流條件的實(shí)際輸沙率確定。顏色沙出現(xiàn)在水槽下游的目標(biāo)斷面時(shí)停水。
[0025]3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需精度采樣，采樣范圍為從加沙斷面開始至顏色沙輸沙末端，采樣點(diǎn)沿水流方向等距離選取，采樣面積相同，取樣深度為往下不再有該顏色沙止；依取樣順序?qū)⑺蓸悠肪幪?hào)，并依次放入烘沙箱烘干。
[0026]4.為了減小干擾，用篩子篩除顏色沙粒徑以外的粒徑顆粒，將篩選出的顆粒均勻撒在尺寸相同的白紙上，并使每顆顏色沙能被清楚分辨。白紙尺寸根據(jù)相機(jī)像素、取樣量及沙粒粒徑確定，使每顆顏色沙能被清楚分辨。
[0027]5.用高分辨率相機(jī)對(duì)準(zhǔn)白紙拍照，用ImageJl.46r將每張照片進(jìn)行數(shù)字圖像處理，測(cè)量顏色沙顆數(shù)，統(tǒng)計(jì)每張照片的顆粒數(shù)，最終得出所研究粒徑的推移質(zhì)沿流向在床面上的分布。
【權(quán)利要求】
1.一種推移質(zhì)顆粒運(yùn)動(dòng)的示蹤方法或設(shè)備，包括以下步驟: (1)初始床面用白色沙鋪墊，用于研究輸移規(guī)律的粒徑顆粒采用顏色沙； (2)按照實(shí)驗(yàn)水流條件，按推移質(zhì)輸沙級(jí)配混合該粒徑顏色沙與其余粒徑白色沙，在各水流條件下，把相應(yīng)的級(jí)配沙從水槽上游加沙斷面處均勻撒入，加沙速率根據(jù)該水流條件的實(shí)際輸沙率確定，顏色沙出現(xiàn)在水槽下游的目標(biāo)斷面時(shí)停水； (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需精度采樣，采樣范圍為從加沙斷面開始至顏色沙輸沙末端，采樣點(diǎn)沿水流方向等距離選取，采樣面積相同，取樣深度為往下不再有該顏色沙為止；依取樣順序?qū)⑺蓸悠肪幪?hào)，并依次放入烘沙箱烘干； (4)為了減小干擾，用篩子篩除顏色沙粒徑以外的粒徑顆粒，將篩選出的顆粒均勻撒在尺寸相同的白紙上，并使每顆顏色沙能被清楚分辨；白紙尺寸根據(jù)相機(jī)像素、取樣量及顏色沙粒徑確定，使每顆顏色沙能被清楚分辨； (5)用高分辨率相機(jī)對(duì)準(zhǔn)白紙拍照，用ImageJL461將每張照片進(jìn)行數(shù)字圖像處理，測(cè)量顏色沙顆數(shù)；統(tǒng)計(jì) 每張照片的顆粒數(shù)，最終得出所研究粒徑的推移質(zhì)沿流向在床面上的分布。
【文檔編號(hào)】E02B1/02GK103469760SQ201310382163
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】陳東, 陳仁, 劉春晶 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所