一種瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括測(cè)量架、測(cè)量桿、聲學(xué)多普勒流速儀、懸沙取樣器、床沙取樣器。該系統(tǒng)在測(cè)量船上固定一個(gè)測(cè)量架，測(cè)量架下端連接一個(gè)測(cè)量桿，聲學(xué)多普勒流速儀由流速儀固定裝置固定安裝在測(cè)量桿下端部位，在測(cè)量桿最下端安裝一個(gè)床沙取樣器。本發(fā)明提供的瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)，通過對(duì)多普勒流速儀、懸沙取樣器、床沙取樣器和測(cè)量架等主要構(gòu)件的合理布置利用，有效避免了現(xiàn)場(chǎng)操作的可控性以及測(cè)量?jī)x器等對(duì)測(cè)量的同步性的限制，實(shí)現(xiàn)了瞬時(shí)流速和含沙量的同步觀測(cè)，效果良好。
【專利說明】一種瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于泥沙淤積觀測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對(duì)水庫(kù)泥沙淤積具有指導(dǎo)意義的基本理論和規(guī)律，主要基于官?gòu)d、三門峽、劉家峽、青銅峽、三盛公等水庫(kù)上作的大量的基礎(chǔ)性研究。由于水流紊動(dòng)與水深、雷諾數(shù)緊密相關(guān)，對(duì)于國(guó)際和國(guó)內(nèi)關(guān)于泥沙輸移的基本理論和方法是否適用于水庫(kù)大水深條件下細(xì)顆粒泥沙的輸移，目前還不清楚。水庫(kù)發(fā)生淤積后，不僅會(huì)明顯地影響其效益的發(fā)揮，還會(huì)嚴(yán)重影響通航性和航道安全。所以，針對(duì)水庫(kù)水深大和淤積泥沙顆粒細(xì)的特點(diǎn)，采用野外實(shí)測(cè)對(duì)不同水位、不同流量情況下，對(duì)瞬時(shí)流速和含沙量進(jìn)行研究，將對(duì)水庫(kù)泥沙淤積預(yù)報(bào)提供理論基礎(chǔ)，對(duì)這類水庫(kù)的防洪規(guī)劃、運(yùn)行管理和航道治理等工程的應(yīng)用有重要意義。明渠流動(dòng)中的懸移質(zhì)運(yùn)動(dòng)是泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)中較為經(jīng)典但仍沒有完全解決的問題，國(guó)內(nèi)很多單位都曾利用數(shù)學(xué)物理模型對(duì)三峽水庫(kù)蓄水后的泥沙淤積進(jìn)行模擬，但根據(jù)原型觀測(cè)初步分析，模擬的總體淤積量都吻合得較好，在淤積形態(tài)上則與實(shí)際情況相去甚遠(yuǎn)。
[0003]但是，受現(xiàn)場(chǎng)操作的可控性以及測(cè)量?jī)x器等的限制，實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的難度較大，目前國(guó)內(nèi)還沒有成熟應(yīng)用于的瞬時(shí)流速和含沙量的同步觀測(cè)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)，旨在解決目前國(guó)內(nèi)水庫(kù)的瞬時(shí)流速和含沙量的同步觀測(cè)受現(xiàn)場(chǎng)操作的可控性以及測(cè)量?jī)x器等的限制，實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的難度較大的問題。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)，主要包括測(cè)量架、測(cè)量桿、聲學(xué)多普勒流速儀、懸沙取樣器。該系統(tǒng)在量船上固定一個(gè)測(cè)量架，測(cè)量架下端連接一個(gè)測(cè)量桿，聲學(xué)多普勒流速儀由流速儀固定裝置固定安裝在測(cè)量桿下端部位。
[0006]進(jìn)一步，該系統(tǒng)采用的聲學(xué)多普勒流速儀采用“威龍”VectoHNortek公司生產(chǎn));
[0007]進(jìn)一步，該系統(tǒng)采用的懸沙取樣器取樣裝置由水泵、懸沙取樣器和固定裝置組成。為了不影響聲學(xué)多普勒流速儀的測(cè)量水團(tuán)，懸沙取樣器取樣位置固定在測(cè)量水團(tuán)的后方，其距離需實(shí)驗(yàn)確定；
[0008]進(jìn)一步，該系統(tǒng)采用的測(cè)量架主要由升降裝置、測(cè)量繩、流速儀固定裝置組成；
[0009]進(jìn)一步，對(duì)于野外大水深測(cè)量時(shí)，還需在測(cè)量船上配置升降系統(tǒng)，對(duì)聲學(xué)多普勒流速測(cè)量?jī)x起固定和上下升降作用。
[0010]本發(fā)明提供的瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)，通過對(duì)多普勒流速儀、懸沙取樣器和測(cè)量架等主要構(gòu)件的合理布置利用，有效避免了現(xiàn)場(chǎng)操作的可控性以及測(cè)量?jī)x器等對(duì)測(cè)量的同步性的限制，實(shí)現(xiàn)了瞬時(shí)流速和含沙量的同步觀測(cè)，效果良好?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明提供的瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明提供的瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量桿、聲學(xué)多普勒流速儀、懸沙取樣器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1、測(cè)量架；2、測(cè)量桿；3、聲學(xué)多普勒流速儀；4、懸沙取樣器。
[0014]圖3是現(xiàn)場(chǎng)取樣實(shí)測(cè)含沙量與公式計(jì)算含沙量對(duì)比關(guān)系圖。
[0015]圖4是瞬時(shí)流速和含沙量關(guān)系不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)主要包括測(cè)量架1、測(cè)量桿2、聲學(xué)多普勒流速儀3、懸沙取樣器4。該系統(tǒng)在測(cè)量船上固定一個(gè)測(cè)量架1，測(cè)量架I下端連接一個(gè)測(cè)量桿2，聲學(xué)多普勒流速儀3由流速儀固定裝置固定安裝在測(cè)量桿2下端部位。
[0017]進(jìn)一步，該系統(tǒng)采用的聲學(xué)多普勒流速儀3采用“威龍” Vector (Nortek公司生產(chǎn))；
[0018]進(jìn)一步，該系統(tǒng)采用的懸沙取樣器取樣裝置由水泵、懸沙取樣器5和固定裝置組成。為了不影響聲學(xué)多普勒流速儀3的測(cè)量水團(tuán)，懸沙取樣器5取樣位置固定在測(cè)量水團(tuán)的后方，其距離需實(shí)驗(yàn)確定；
[0019]進(jìn)一步，該系統(tǒng)采用的測(cè)量架I由升降裝置、測(cè)量繩、流速儀固定裝置組成；
[0020]進(jìn)一步，對(duì)于野外大水深測(cè)量時(shí)，還需在測(cè)量船上配置升降系統(tǒng)，對(duì)聲學(xué)多普勒流速測(cè)量?jī)x3起固定和上下升降作用。
[0021]如圖1所示，一種瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)，通過測(cè)量桿2升降將多普勒聲學(xué)流速儀3送入待測(cè)量的深水區(qū)域，采用吸管取樣法對(duì)待測(cè)水域水團(tuán)同時(shí)段內(nèi)同步取樣，通過懸沙取樣器取樣法確定的時(shí)均含沙量標(biāo)定后，經(jīng)過聲波強(qiáng)度與含沙量之間的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換計(jì)算，即可實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)。
[0022]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括測(cè)量架、測(cè)量桿、聲學(xué)多普勒流速儀、懸沙取樣器； 測(cè)量船上固定一個(gè)測(cè)量架，測(cè)量架下端連接一個(gè)測(cè)量桿，聲學(xué)多普勒流速儀由流速儀固定裝置固定安裝在測(cè)量桿下端部位，在測(cè)量桿最下端安裝一個(gè)床沙取樣器。
2.如權(quán)利要求1所述的瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)所采用的聲學(xué)多普勒流速儀采用具有無線防水功能的威龍Vector。
3.如權(quán)利要求1所述的瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)中的懸沙取樣器取樣裝置由水泵、懸沙取樣器和固定裝置組成，懸沙取樣器取樣位置固定在測(cè)量水團(tuán)的后方。
4.如權(quán)利要求1所述的瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)中的測(cè)量架主要由升降裝置、測(cè)量繩、流速儀固定裝置組成。
5.如權(quán)利要求1所述的瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)于野外大水深測(cè)量時(shí)，還需在測(cè)量船上配置升降系統(tǒng)，對(duì)聲學(xué)多普勒流速測(cè)量?jī)x起固定和上下升降作用。
6.如權(quán)利要求1所述的瞬時(shí)流速和含沙量現(xiàn)場(chǎng)同步觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，瞬時(shí)流速的測(cè)量可由聲學(xué)多普勒流速儀實(shí)現(xiàn)，瞬時(shí)含沙量的測(cè)量則通過懸沙取樣標(biāo)定其與聲強(qiáng)的關(guān)系來測(cè)量，聲強(qiáng)BSI與 含沙量S的關(guān)系式: logBSI=kX logS+b (I) 式中，斜率k=0.16D50+0.04，截距b=0.06D50+0.81，D50為中值粒徑(μ m)，適用于含沙量 S〈0.9kg / m3ok=0.1D50+1.7，截距b=0.04D50+0.7,D50 同上，適用于含沙量 S ≥ 0.9kg /m3。 根據(jù)標(biāo)定公式(I)，可以得到同步測(cè)量的瞬時(shí)流速和含沙量的關(guān)系。
【文檔編號(hào)】G01P5/24GK103675335SQ201310637889
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】楊勝發(fā), 李文杰, 付旭輝, 胡江, 肖毅, 陳陽(yáng), 幸韻, 周倩倩 申請(qǐng)人:重慶交通大學(xué)