抽水式剖面泥沙自动监测方法及其监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种抽水式剖面泥沙自动监测方法及其监测装置，其中监测方法包括：通过深入至水面下方指定位置和深度的进水管获取相应水深处的水样；利用抽水装置将所述水样抽取至设置于水面载体上的检测仓内；利用检测仓内的检测装置对水样进行泥沙监测，获得指定位置、指定深度的泥沙监测数据。其实现了采用1个观测设备，即可实现多个定深水样的长期、连续自动化监测，并避免了人工值守，减少了设备维护。

【技术实现步骤摘要】
抽水式剖面泥沙自动监测方法及其监测装置
本专利技术涉及通道建设基槽开挖、沉管安装的泥沙环境监测
，尤其涉及一种抽水式剖面泥沙自动监测方法及其监测装置。
技术介绍
在海床上开挖基槽，并埋设安装预制的巨型沉管是海底隧道的修建方式。基槽开挖后，槽底的平整度是沉管能否顺利下放安装的重要因素。而工程海域泥沙淤积规律研究与淤泥的预测预报，是了解与预知基槽泥沙现状、辅助决策沉管顺利下放的重要科学依据，沉管运往现场而因临时淤积无法下放将可能造成数千万的经济损失，工期等所有计划也将重新调整。长期连续自动的剖面泥沙监测，是开展通道泥沙淤积研究的基础，监测数据的完整性、有效性、可靠性直接影响研究结论，影响通道沉管工程的建设，因此海域剖面泥沙监测意义不言而喻。港珠澳大桥的沉管隧道建设经验表明，工程周边水域的泥沙环境是影响沉管基槽淤积的极为重要因素，未知的泥沙环境有可能造成不明淤积，直接影响巨型沉管下放与安装的可行性、安全性。长期持续开展工程周边水域的泥沙环境监测，并重点采集近底层(底部0-2m)的剖面泥沙数据，详细分析工程水域泥沙的时间与三维空间(平面及水域剖面)特征，从时间-空间多维角度研究其运动与变化规律，能够为泥沙运动的精确预测预报提供服务，最终服务于通道沉管下放与安装。目前，针对海域剖面泥沙监测的方法主要有人工取样试验法、人工巡测法、自容式自动监测法，但这些方法都无法在通道工程建设中实现长期连续实时的自动剖面监测。1、人工取样监测法作业人员乘坐作业船舶，通过取水器等取样装置，在指定时间，对指定海域位置、指定水体深度，逐点进行现场取样，取样完成后将样品送至室内进行分析试验得出泥沙成果数值。该方法主要应用于小型工程建设的临时监测，而基本无法作为深中通道工程建设泥沙监测的主要方法，理由如下：①大风、大浪、大雾等恶劣海况下，作业人员无法出海，无法开展作业，而往往在恶劣海况下，数据的极值典型性更优，更具有研究与工程价值。②监测数据不具备实时性，数据实用性能受限。据经验统计，现场取样，再将样品转至实内试验的方式，小范围工程海域成果数值的获取往往延后12h以上，大范围工程海域可能延迟1-3天。③人工观测不具备连续性，难以长期、连续监测。通道建设周期一般时间较长，人工观测难以长期、连续在海上开展作业，并持续将样品送至岸基实验室。④成本极高。主要体现在船舶投入、人员投入。2、人工巡测法也是作业人员乘坐船舶赴现场作业的监测方法，相比人工取样监测法，不同的是现场不进行取样，而是直接采用监测仪器直接监测指定位置、指定水体深度的泥沙数据，数据存储在设备中，作业人员回岸基数据中心后，将数据从设备存储中读出。因作业过程与人工取样监测法基本一致，因此其局限性与不足也基本与人工取样监测法一致。3、定点定深自容式观测对指定海域位置、指定水体深度(分层)位置布设自容式观测仪，设备布设数量与要求的分层数一致(如6层法则需布设6个同样的观测设备)。观测设备按照设定的时间间隔，自动进行对应位置的泥沙监测并将数据存储在设备中。作业人员定期对设备进行取回并读取所记录的数据，以达到泥沙监测的目的。该方法虽然能够实现长期连续监测，但也有很大的不足，无法满足通道工程建设的海域剖面监测、便携使用需求。①观测方式为自容式，不具备实时性。数据存储在观测设备中，要获取数据，需将设备取回读取数据，②成本投入高。因不具备实时性，需定期进行海上回收与数据读取。而根据深中通道建设对数据的实时或准实时需求，基本也需要作业人员长期在海上值守以回收设备读取数据，造成现场成本投入极高。另外，根据分层需求，每一层均需布设同样的观测设备，设备投入数量多、资源利用不合理，造成剖面监测时投入高，维护成本高。③无法解决海生物附着生长对泥沙监测的影响。受传感器观测原理(只能监测定点)限制，剖面监测一直是泥沙专业的技术难题，而通过在不同分层布置多个同样传感器的方式，不仅无法实现实时的数据发送，更是因为长期浸泡、海生物附着、水下电缆缠绕等原因，造成测量结果不准确、可靠性降低。因此采用传统设备进行剖面监测多年来也一直未可行。现场测试结果表明，监测传感器持续在水下2-3天，因海生物附着影响，监测结果就逐步不再可靠。当长期依靠人工进行海生物附着清除时，同样又会出现人工取样监测法的恶劣海况无法作业、不连续、成本高等局限与不足。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种抽水式剖面泥沙自动监测方法，实现了采用1个观测设备，即可实现多个定深水样的长期、连续自动化监测，并避免了人工值守，减少了设备维护。为实现上述目的和一些其他的目的，本专利技术采用如下技术方案：一种抽水式剖面泥沙自动监测方法，包括：通过深入至水面下方指定位置和深度的进水管获取相应水深处的水样；利用抽水装置将所述水样抽取至设置于水面载体上的检测仓内；利用检测仓内的检测装置对水样进行泥沙监测，获得指定位置、指定深度的泥沙监测数据。优选的是，所述的抽水式剖面泥沙自动监测方法中，还包括：将所述泥沙监测数据通过集成存储器进行备份保存，并将所述泥沙监测数据通过通信装置远程实时发送。优选的是，所述的抽水式剖面泥沙自动监测方法中，通过深入至水面下方指定位置和深度的进水管获取相应水深处的水样，包括：所述进水管的数量根据分层采样的数量要求布设为1根或多根。优选的是，所述的抽水式剖面泥沙自动监测方法中，利用抽水装置将所述水样抽取至设置于水面载体上的检测仓内，包括：利用抽水装置将所述水样抽取至设置于水面上的海上固定平台或浮标上的检测仓内。优选的是，所述的抽水式剖面泥沙自动监测方法中，利用检测仓内的检测装置对水样进行泥沙监测，获得指定位置、指定深度的泥沙监测数据，包括：利用检测仓内设置的在线式泥沙传感器对水样进行泥沙监测，获得指定位置、指定深度的泥沙监测数据。一种抽水式剖面泥沙自动监测装置，包括：采水机构，其包括第一进水管和抽水装置；所述第一进水管由指定位置伸入水面下方并固定于指定深度，并与所述抽水装置相连接；检测机构，其包括第二进水管和设置于水面载体上的检测仓；所述第二进水管的进水端与第一进水管的出水端相连接，出水端连接检测仓的进水口，所述检测仓对抽水装置通过第一进水管和第二进水管抽取至检测仓内的水样进行检测；数据采集机构，其包括数据采集器和通信装置；所述数据采集器对检测仓检测的水样数据，以及所述抽水装置和检测仓的状态数据进行采集，并通过通信装置将所述水样数据和状态数据进行远程实时发送。优选的是，所述的抽水式剖面泥沙自动监测装置中，还包括：控制器，其与所述抽水装置和检测仓分别连接；所述控制器通过对所述抽水装置的控制控制采水时间和采水频率；所述控制器通过对检测仓的控制控制检测时的采样频率和采样间隔。...

【技术保护点】
1.一种抽水式剖面泥沙自动监测方法，其中，包括：/n通过深入至水面下方指定位置和深度的进水管获取相应水深处的水样；/n利用抽水装置将所述水样抽取至设置于水面载体上的检测仓内；/n利用检测仓内的检测装置对水样进行泥沙监测，获得指定位置、指定深度的泥沙监测数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种抽水式剖面泥沙自动监测方法，其中，包括：
通过深入至水面下方指定位置和深度的进水管获取相应水深处的水样；
利用抽水装置将所述水样抽取至设置于水面载体上的检测仓内；
利用检测仓内的检测装置对水样进行泥沙监测，获得指定位置、指定深度的泥沙监测数据。


2.如权利要求1所述的抽水式剖面泥沙自动监测方法，其中，还包括：
将所述泥沙监测数据通过集成存储器进行备份保存，并将所述泥沙监测数据通过通信装置远程实时发送。


3.如权利要求1所述的抽水式剖面泥沙自动监测方法，其中，通过深入至水面下方指定位置和深度的进水管获取相应水深处的水样，包括：
所述进水管的数量根据分层采样的数量要求布设为1根或多根。


4.如权利要求1所述的抽水式剖面泥沙自动监测方法，其中，利用抽水装置将所述水样抽取至设置于水面载体上的检测仓内，包括：
利用抽水装置将所述水样抽取至设置于水面上的海上固定平台或浮标上的检测仓内。


5.如权利要求1所述的抽水式剖面泥沙自动监测方法，其中，利用检测仓内的检测装置对水样进行泥沙监测，获得指定位置、指定深度的泥沙监测数据，包括：
利用检测仓内设置的在线式泥沙传感器对水样进行泥沙监测，获得指定位置、指定深度的泥沙监测数据。


6.一种抽水式剖面泥沙自动监测装置，其中，包括：
采水机构，其包括第一进水管和抽水装置；所述第一进水管由指定位置伸入水面下方并固定于指定深度，并与所述抽水装置相连接；
检...

【专利技术属性】
技术研发人员：范东华，陈伟乐，宋神友，文先华，金文良，卢佐，严冰，刘迪，祈祥礼，陆伟，杨华，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12