[发明专利]一种基于温度变化测量水体含沙量的方法

说明书

本发明公开了一种基于温度变化测量水体含沙量的方法，属于测量技术领域，本发明的基于不同物质比热容不同的特性，固定提供的热量，测量物体升高的温度，通过温度的变化来识别水体中模型沙的含量，该方法首先测量比热容装置的能量损失率，然后选取不同的含沙量水体，建立含沙量与温度变化的关系，建立温度变化与含沙量的关系式。在实际应用过程中，可直接测量单位时间内含沙水体的温度变化，根据温度变化的值得到含沙量。本方法有别于传统的烘干法、导电率法、透光性法，为水体含沙量的测量提供了新的思路，尤其适用于含沙量大的水体，弥补了现有的导电率法和透光性法的不足，并且该方法操作性强，设计适当的装置即可将该方法应用于野外测量。

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种基于温度变化测量水体含沙量的方法。

背景技术

含沙量是河流或海洋中水体的重要指标，它与河床的冲淤演变密切相关，也与水体污染物的承载力密切相关，在工程实际中常需要测量水体的含沙量。天然河道中水体的泥沙成分多为二氧化硅，密度也较大，含沙量的测量方法主要有直接测量方法和间接测量方法。直接测量主要是通过采样、称重等流程，直接测量水体中泥沙的含量。间接测量方法主要是测量含沙水体其他特性，如导电率、透光性等，主要的测量包括光电测沙法、遥感信息法以及电导率测水体含沙量等。

物理模型是研究河床变形、水流结构的主要手段。由于物理模型是对原型按照一定比例缩放而成，模型与原型间存在一定的比尺。为了使模型试验结果与原型相似，需要按照水力学的规则在进行设计模型。含沙量时河床演变分析的重要参数，为了使模型中泥沙的运动规律与原型相似，常在模型试验中采用模型沙进行模拟。试验中的模型沙一般轻于原型沙，模型的材质多选用塑料、木粉、煤粉等。

无论是原型沙还是模型沙，对于含沙量大的水体难以准确测量，尤其是间接测量方法。热学中的比热容，是指单位质量的物体升高或降低1℃所吸收或放出的热量，是表征物体吸放热的能力的物理量。单位质量的沙和水由于比热容相差很大，使得一定体积下，含盐水的比热容相对于纯水会发生变化，而这种变化又可以通过电路加热时间来反映，从而可以计算出含沙水的比热容，再根据含沙水比热容与含沙量的关系反推出水体含沙量。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种基于温度变化测量水体含沙量的方法，该方法能实时测量水体的含沙量，具有可操作性强，精确度高等特点。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于温度变化测量水体含沙量的方法，包括如下步骤：

步骤1)向容器内注入质量为m_水为的清水，利用针式电子温度计测量清水的初始温度T₁；

步骤2)启动设计的加热仪器对容器内清水进行加热，控制整个电路保持固定的电压U、电流I；对清水持续加热t秒，读取加热t秒时水体的温度T₂；

步骤3)根据初始温度T₁和加热后的温度T₂，计算清水加热前后的温差ΔT＝T₂-T₁；

步骤4)计算步骤1)至步骤3)中的能量损失率η；

步骤5)重复步骤1)与步骤2)中的操作，共测量n组，计算能量损失率η，其中X＝1……n，n为正整数，取平均数η作为最终采用的能量损失率；

步骤6)称取质量为m_Y的不同重量的模型沙，分别投入Y个相同容器内的相同体积的清水中，配制成不同浓度的浑水水体；

步骤7)令参数K等于模型沙的质量与水的质量的比值，确定水体含沙量与参数K的关系式；

步骤8)对步骤6)配制好的不同浓度的水体重复步骤1)至步骤3)，记录每一瓶盐水的加热前、后的温度，并计算得到温差ΔT_Y，Y为正整数；