[发明专利]一种通过浑水密度测量泥沙浓度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泥沙浓度测量方法，特别是关于一种通过浑水密度测量泥沙浓度的方法。

背景技术

在我们的日常生活、工农业生产及科学研究工作中，经常需了解或测量两种或两种以上不同介质混合在一起后各自所占的比例，在液体中常用浓度来表述。例如，含有泥沙颗粒的浑水，常需要测量这些泥沙颗粒在水中的浓度。浓度有两种主要表达方式，即体积浓度和质量浓度。就泥沙浓度而言，体积浓度C_V是浑水中泥沙所占体积与浑水总体积之比，而质量浓度C_M则是浑水中泥沙质量与浑水总质量之比。在工程实践中，我国的工程技术人员常用单位体积浑水的含沙质量C'_M（C'_M＝M_S/V，其中V是浑水体积，M_S是浑水中泥沙质量）来表述浑水中泥沙颗粒的浓度，称之为含沙量，其常用单位是kg/m³。在含沙浓度测量中，通用的方法为称重法：取体积为V的含有泥沙颗粒的浑水，采用过滤等方法滤掉绝大部分水份后，再进行烘干、称重，获得泥沙颗粒质量M_S，即可以计算出含沙量C'_M（C'_M＝M_S/V），在上述测量方式中，只测量了含沙量C'_M，并没有测量泥沙密度ρ_S，只笼统采用石英沙密度2650kg/m³来近似计算浑水体积浓度C_V（C_V＝C'_M/ρ_S）。

上述的称重法存在以下三方面不足：1、如果泥沙等固体颗粒的矿物质种类不同，各种矿物质的比例不同，其密度会不同，笼统用石英沙密度代替含有不同矿物质泥沙的密度势必因其不确定性而带来很大的误差；泥沙的过滤需非常细致、谨慎，稍有不慎都可能因泥沙的带入、带出而增加测试误差。2、操作过程烦琐，劳动强度大。3、由于泥沙的过滤、烘干非常烦琐、耗时，常需一冗长的测量过程，测量结果不可能即测即得，只能先取样，再选择时机测量确定C'_M，使得试验后很长时间都无法获得浓度或含沙量值，测试过程中有错误也无法及时发现。

随着测试技术的发展进步，泥沙浓度测量采用实时在线监测已成为发展趋势。就目前而言，已有超声波衰减法、光电法（红外线法）和γ射线法等多种浓度测量方式。在这些测量方式中，其测量结果多为体积浓度或质量浓度，要换算成我国常用的含沙量C'_M，还需用泥沙密度ρ_S进行换算（C'_M＝C_V·ρ_S），有必要精确测量ρ_S。尽管组成泥沙颗粒的矿物质密度是确定的、可测的，但是有多种不同矿物质颗粒以确定但未知具体比例组合成泥沙时，其密度不确定，因此不能计算获得，只能测量。但是，泥沙颗粒间有间隙，该间隙还因粒径、级配不同和压实度不同而不同，故无法在大气中准确测量泥沙密度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种操作简单、测量精度高和测试结果即测即得的通过浑水密度测量泥沙浓度的方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种通过浑水密度测量泥沙浓度的方法，其包括以下步骤：1）准备阶段：获取泥沙密度ρ_S：①称量作为沙样的泥沙质量M_S，并放入一容器中，测量清水体积V_W，倒入所述容器中，搅拌成浑水；②测量步骤①获取的浑水体积V，计算浑水中泥沙体积V_S＝V-V_W；③计算泥沙密度ρ_s＝M_s/V_s；2）测试阶段：测量计算各种矿物质种类及矿物质比例与步骤1）中步骤①所述沙样基本一致的浑水中的泥沙体积浓度C_V：①称量待测浑水质量M，测量待测浑水的体积V；②计算浑水密度ρ＝M/V和清水密度③计算获得泥沙体积浓度

能够将泥沙体积浓度C_V换算成行业内常用的含沙量C'_M：

C'_M＝ρ_S·C_V。

所述步骤1）中的泥沙体积浓度的推导过程如下：

泥沙在浑水中所占体积V_S为：

V_S＝V-V_W          （1）