[发明专利]集成压力传感的河流流量和输沙量现场实时同步监测方法

说明书

本发明提供了集成压力传感的河流流量和输沙量现场实时同步监测方法，包括安装及集成压力传感器与流速仪、计算测点流速观测与所述压力传感器的动静水头差、同步计算测点流速含沙量；可实现所有测线测点流速、含沙量的同步实时测量，河流流量、输沙量的现场同步计算；避免与流速同步的含沙量采样因实验室烘干、称重、标定过程而延后的时间，极大的提高水文测量时效；避免流速与含沙量测量不同步导致的大量相关性假定，提高含沙量测量的精度。该方法填补了河流流量和输沙量现场实时同步监测与计算方法的空白，有良好的经济效益和社会效益，适合推广使用。

技术领域

本发明涉及水文测验应用技术领域，尤其涉及集成压力传感的河流流量和输沙量现场实时同步监测方法。

背景技术

目前，用于河流流速测量的仪器主要包括机械式、声学等接触式流速仪和雷达等非接触式流速仪，各类流速仪均只能用于河流流量测量，无法同时开展河流输沙量测量。而用于含沙量测量的仪器主要包括采样器等称重仪器、光电测沙仪、激光测沙仪以及同位素测沙仪等自动监测仪器，各类测沙仪器只能测量含沙量，无法同步监测流速。然而，河流输沙量计算需同时利用流速和含沙量成果，针对未同时测量流速的含沙量成果，只能通过与以往流速成果的相关分析方法推求输沙量。

能实现流速、含沙量同时间测量的方法主要有横式采样器、积时式采用器与流速仪集成，通过采集水样带回实验室经干燥、称重得出悬移质含沙量，不能在现场直接取得含沙量数据。该类流速、含沙量测量方法不是真正意义上的现场实时同步，往往得出现场流量计算结果后，还得等待7-10天后实验室含沙量数据才能推求河流输沙量。

CN103675335A公布了一种瞬时流量和含沙量现场同步观测系统，通过连接声学多普勒流速仪和悬移质取样器等，实现瞬时流速的含沙量同步监测。但该方法仍然需要通过取样经实验室干燥、称重等步骤后，建立含沙量与声学多普勒声强的关系才能实现流速和含沙量实时同步，含沙量是一种相关成果而非实测成果，受环境影响因素极大。

因此，如何避开实验室含沙量繁复的过程直接在现场实时与流量同步监测、同步推求河流流量和输沙量，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了集成压力传感的河流流量和输沙量现场实时同步监测方法，充分利用压力传感器小巧便于安装集成。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了集成压力传感的河流流量和输沙量现场实时同步监测方法，包括以下步骤：

S1、安装及集成压力传感器与流速仪：利用压力传感器极为小巧的特点，将所述压力传感器固定在流速仪进水口前或测点位置前，所述压力传感器和所述流速仪位于同一水平面且轴向相同；或采用以上原理制造的流速含沙量同步测量仪器，利用流速仪测量载体将集成仪器放至流量测验断面测流垂线i的测点j上，并尽可能使轴向平行于水流流线；

S2、计算测点流速观测与所述压力传感器的动静水水头差：采用集成的流速仪测量测点流速V_ij，利用测出的流速值V_ij按公式计算压力传感器表面的动静水水头差,ΔH_ij为测验断面测流垂线i测点j上的压力传感器表面流速导致的动静水水头差,g为重力加速度；

S3、同步计算测点流速含沙量：根据施测的所有测流垂线测点流速V_ij、实测水深H_ij和压力传感器同步测量的水深H_Pij，按推求的公式计算含有泥沙的水的密度计算与流速测量同步时间的测点含沙量为C_sij＝ρ_sij-ρ_w,ρ_w为水的密度；采用多点法计算测流垂线的垂线平均流速和垂线平均含沙量，再按《河流流量测验规范》和《河流悬移质泥沙测验规范》的流速面积法、部分输沙率求和法现场同步计算断面流量和输沙量。