[发明专利]一种瞬时流速和含沙量现场同步观测系统

说明书

技术领域

本发明属于泥沙淤积观测领域，尤其涉及一种瞬时流速和含沙量现场同步观测系统。

背景技术

目前对水库泥沙淤积具有指导意义的基本理论和规律，主要基于官厅、三门峡、刘家峡、青铜峡、三盛公等水库上作的大量的基础性研究。由于水流紊动与水深、雷诺数紧密相关，对于国际和国内关于泥沙输移的基本理论和方法是否适用于水库大水深条件下细颗粒泥沙的输移，目前还不清楚。水库发生淤积后，不仅会明显地影响其效益的发挥，还会严重影响通航性和航道安全。所以，针对水库水深大和淤积泥沙颗粒细的特点，采用野外实测对不同水位、不同流量情况下，对瞬时流速和含沙量进行研究，将对水库泥沙淤积预报提供理论基础，对这类水库的防洪规划、运行管理和航道治理等工程的应用有重要意义。明渠流动中的悬移质运动是泥沙运动力学中较为经典但仍没有完全解决的问题，国内很多单位都曾利用数学物理模型对三峡水库蓄水后的泥沙淤积进行模拟，但根据原型观测初步分析，模拟的总体淤积量都吻合得较好，在淤积形态上则与实际情况相去甚远。

但是，受现场操作的可控性以及测量仪器等的限制，实施现场测量的难度较大，目前国内还没有成熟应用于的瞬时流速和含沙量的同步观测系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种瞬时流速和含沙量现场同步观测系统，旨在解决目前国内水库的瞬时流速和含沙量的同步观测受现场操作的可控性以及测量仪器等的限制，实施现场测量的难度较大的问题。

本发明是这样实现的，一种瞬时流速和含沙量现场同步观测系统，主要包括测量架、测量杆、声学多普勒流速仪、悬沙取样器。该系统在量船上固定一个测量架，测量架下端连接一个测量杆，声学多普勒流速仪由流速仪固定装置固定安装在测量杆下端部位。

进一步，该系统采用的声学多普勒流速仪采用“威龙”Vector(Nortek公司生产)；

进一步，该系统采用的悬沙取样器取样装置由水泵、悬沙取样器和固定装置组成。为了不影响声学多普勒流速仪的测量水团，悬沙取样器取样位置固定在测量水团的后方，其距离需实验确定；

进一步，该系统采用的测量架主要由升降装置、测量绳、流速仪固定装置组成；

进一步，对于野外大水深测量时，还需在测量船上配置升降系统，对声学多普勒流速测量仪起固定和上下升降作用。

本发明提供的瞬时流速和含沙量现场同步观测系统，通过对多普勒流速仪、悬沙取样器和测量架等主要构件的合理布置利用，有效避免了现场操作的可控性以及测量仪器等对测量的同步性的限制，实现了瞬时流速和含沙量的同步观测，效果良好。

附图说明

图1是本发明提供的瞬时流速和含沙量现场同步观测系统结构示意图；

图2是本发明提供的瞬时流速和含沙量现场同步观测系统的测量杆、声学多普勒流速仪、悬沙取样器的结构示意图。

图中：1、测量架；2、测量杆；3、声学多普勒流速仪；4、悬沙取样器。

图3是现场取样实测含沙量与公式计算含沙量对比关系图。

图4是瞬时流速和含沙量关系示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明是这样实现的，一种瞬时流速和含沙量现场同步观测系统主要包括测量架1、测量杆2、声学多普勒流速仪3、悬沙取样器4。该系统在测量船上固定一个测量架1，测量架1下端连接一个测量杆2，声学多普勒流速仪3由流速仪固定装置固定安装在测量杆2下端部位。

进一步，该系统采用的声学多普勒流速仪3采用“威龙”Vector(Nortek公司生产)；

进一步，该系统采用的悬沙取样器取样装置由水泵、悬沙取样器5和固定装置组成。为了不影响声学多普勒流速仪3的测量水团，悬沙取样器5取样位置固定在测量水团的后方，其距离需实验确定；

进一步，该系统采用的测量架1由升降装置、测量绳、流速仪固定装置组成；

进一步，对于野外大水深测量时，还需在测量船上配置升降系统，对声学多普勒流速测量仪3起固定和上下升降作用。

如图1所示，一种瞬时流速和含沙量现场同步观测系统，通过测量杆2升降将多普勒声学流速仪3送入待测量的深水区域，采用吸管取样法对待测水域水团同时段内同步取样，通过悬沙取样器取样法确定的时均含沙量标定后，经过声波强度与含沙量之间的数学转换计算，即可实现瞬时流速和含沙量现场同步观测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。