[发明专利]一种智能式河道清淤指导系统

说明书

技术领域

本发明是涉及一种智能式河道清淤指导系统，属于河流生态治理技术领域。

背景技术

河道是水生态环境的重要载体，不仅仅是水利要求的泄洪、行洪、供水、灌溉、通航等功能，它还是地下水源的重要补给，因此，对河道进行生态治理已成为生态水利规划的重要内容。然而，河道清淤是河道生态治理的一项重要工程，不仅有利于河道各项功能的正常发挥，还改善了河道的生态环境，提高了河道自净能力，对促进经济社会的快速持续发展有着重大意义。在河道清淤工程中，首要任务是确定清淤深度，目前还处于模糊状态，很多时候都采用一般经验，即清理到黄土层为止，也有少部分采用测深仪测量河道底部实际高程，与原河道底部设计高程作差而得河道淤积深度，这也存在一个局限，即所测得的淤泥深度可能很小而达不到清淤，也有可能很大而错过了河流的治理，简单而言，就是在“何时清理”这个问题上只能靠一般经验。因此，本发明设计了一种智能式河道清淤指导系统，该系统全部实现智能自动化，能每时每刻地呈现河道淤泥深度，描述河道淤积情况，同时还能量化地表水与地下水的垂向交换速率，根据淤积深度和垂向交换速率指导河道清淤工作，评价河道清淤效果。

发明内容

目的：针对目前河道淤泥的“不知何时清理”及淤积深度的无标准量测状态，为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种智能式河道清淤指导系统，能够每时每刻地获悉河道淤积深度和垂向潜流交换速率的空间分布规律，全部实现智能自动化，解决了目前河道清淤工程的“模糊清淤深度”与“何时进行清淤”两大问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种智能式河道清淤指导系统，其特征在于：包括多个信号输出端、信号接受端、电缆线路和远程计算机；通过布设多个信号输出端，测量河道沉积物层不同深度的温度，由电缆线路将温度信号传输到近岸的信号接收端，并通过无线网络传入远程计算机，利用信号处理程序处理温度时序数据，并计算河道淤积深度及相应的垂向潜流交换速率，以此来指导河道清淤工作，跟踪评价河道生态特性。

所述的智能式河道清淤指导系统，其特征在于：所述信号输出端，包括铁管、隔热层、温度传感器和原质底泥；隔热层为与铁管内径相配合的圆环形柱体，内嵌于镀锌铁管并贴设于镀锌铁管内表面，，用以阻隔热量的横向传播；在隔热层内垂向均匀布设三个温度传感器，最上面和最下面都设定安全距离，以防磨损，隔热层内其余空间由原质底泥填充，原质底泥的压实度与河道底部附近一致。所述的隔热层阻隔了温度的横向传播，最大可能的保证了热量从河水到沉积物层的竖直向传递。

所述的智能式河道清淤指导系统，其特征在于：所述铁管内表面和外表面均设有镀锌层以起防锈作用；铁管厚度为0.5cm，内径和外径分别为9cm、10cm。

所述的智能式河道清淤指导系统，其特征在于：所述隔热层厚度为2cm，内径和外径分别为5cm、9cm，材质为离心玻璃棉毡。

所述的智能式河道清淤指导系统，其特征在于：所述温度传感器为沉入式温度传感器(防腐耐磨)，相邻温度传感器间隔为20cm，最上面、最下面的温度传感器距离顶部或底部5cm。

所述的智能式河道清淤指导系统，其特征在于：所述信号输出端内插在沉积物表层30cm以下，并保持竖直状态，测量沉积物层不同深度的温度。

所述的智能式河道清淤指导系统，其特征在于：所述信号处理程序，是由MATlAB计算语言编写的程序，专门用于处理获取的浅层沉积物层温度时序数据，针对不同深度的温度时序数据进行同步处理、重取样、信号分离及波动振幅、相位提取的基础上，利用一维热运移模型解法进行垂向潜流交换速率及高程变化量计算，可换算成河道淤积深度，并通过后处理插值生成图像，以得到空间分布规律。

有益效果：本发明提供的一种智能式河道清淤指导系统，与现有技术相比，具有以下优点：

1、目前河道清淤工程，对其所要清淤的深度没有一个标准化的定义，大多是根据经验，挖到黄土层即可，尽管采用测深仪测高程法，其外业过程也极其繁琐，而此系统全部实现智能自动化，通过温度传感器信号输入计算机，计算得到河道淤积深度，在室内随时随刻都能获悉河道淤积情况；

2、目前在河道底泥淤积到何种程度时应该进行清理这一问题上没有定性的指标，而该系统可以根据温度传感器信号计算垂向渗流速度，即地表水与地下水的垂向潜流交换速率，因此可以根据交换速率的大小来指导河道清淤工作，评价河道清淤效果；