[发明专利]自相似泥沙颗粒大小的识别系统

说明书

技术领域

本发明涉及水利学和信息科学的交叉学科。

背景技术

地震或其他因素引起的滑坡、泥石流、堰塞湖等自然灾害频发，给人们的生产生活造成了巨大的影响，那么，怎么样消除或尽可能减小这些自然灾害对人们的不利影响呢？为此，许多学者做了大量的科学研究工作。总结前人的研究成果，我们可以发现：地震烈度、降雨强度、山体自身的坡度、山体的含水率及泥沙的粒径级配、河流流量等各种因素决定着滑坡、泥石流及堰塞湖等各种灾害的发展方向。而在各种影响因素当中，泥沙的粒径级配又在很大程度上决定了滑坡、泥石流、堰塞湖等自然灾害发生的时间、范围及程度。这是因为：泥沙颗粒的大小是泥沙起动与否的决定条件之一。

钱宁等将泥沙定义为“在流体中运动或受水流、风力、波浪、冰川及重力作用移动后沉积下来的固体颗粒碎屑”。我们注意到，当泥沙堆积在河床或其他某地方静止不动时一般情况是不会发生泥沙灾害的，只有当泥沙起动后或者说处于运动状态时才有可能导致泥沙灾害的发生，如滑坡、泥石流等。早在1753年，布朗母斯(A.Brahms)就提出泥沙的起动流速与泥沙的重量的1/6次方成正比。后经过多年的发展，希尔兹于1936年将量纲分析的方法运用到泥沙运动当中，提出了有名的希尔兹曲线，上个世纪五十年代，莱恩把起动拖曳力的概念引用到渠道设计中来。近年来，何文社、李文萍等学者对泥沙的起动规律及其影响因素进行了大量深入研究，并得出了泥沙启动流速公式：

Vc=γs-γγgdi[1+ξ(dmdi)](hd90)16]]>

在(1-1)式中，γ_s，γ分别为泥沙颗粒及水的容重，d_i为所研究的颗粒，ξ为与相对暴露度有关的系数，取值范围为0～1，d_m为泥沙级配的平均粒径。从他们的研究结论中我们可以看到，影响泥沙起动的主要因素是水力条件及泥沙本身的容重、级配及其相对暴露度。对于单颗泥沙来说，泥沙起动还带有很大的随机性质，但对于大量泥沙颗粒来说，则是有某些规律可循的。为此，一些学者对泥沙起动的判别标准做了不同的划分，如克雷默(H.Kramer)把推移质的运动分为四个阶段：

(1)无泥沙运动：床面沙粒全部处于静止状态；

(2)轻微的泥沙运动：在床面的部分区域可以看到屈指可数的细颗粒泥沙正处于运动状态；

(3)中等强度的泥沙运动：在床面各处都可以看到有中等大小以下的沙粒在运动，其强度已经大到使我们无法计数；

(4)普遍的泥沙运动：各种大小的沙粒均已投入运动，引来床面外形的急速改变。

现存技术主要有以下几个方面的缺陷：

1、首先要对泥沙进行破坏性采用，如，使用铁锹对所需要的泥沙进行挖掘，这里会有两个方面缺点，一是破坏环境，二是挖掘过程容易引发事故。

2、不能大规模的进行采样，造价昂贵。

3、泥沙颗粒识别没有采用数据融合的方式，也很少采用数字图象处理、决策识别等技术。

发明内容

本发明目的是针对目前泥沙颗粒大小识别方法存在的缺陷，提出了一种泥沙颗粒大小识别方法和系统。

本发明提供了一种泥沙颗粒大小的识别方法，该方法主要包括以下步骤：

根据所泥沙颗粒大小识别的要求，

第一步骤：