一种用于水文泥沙监测的仿生河流坐底制造技术

本发明专利技术公开一种了用于水文泥沙监测的仿生河流坐底，包括仿生鱼框架、仿生鱼壳外壳、中部隔板、活动鱼尾、左空腔、右空腔、沉积物收集稳定板、第一监测设备夹具、第二监测设备夹具、第三监测设备夹具、第四监测设备夹具和重底板。坐底其外形为头部固定、尾部活动的放生鱼形，仿生鱼的身体前2/3部分保持刚性减小头部摆动幅度，身体后1/3部分左右摆动产生行进动能。利用活动尾部在水流下自动摆动进而调整其自身阻力和使其稳定的放置在河床上。本发明专利技术提供的仿生河流坐底和监测装置适应性强，适合于我国高原河流、山区河流、城市河流等多种情况下的综合监测装置，实现更方便高效地获取水文泥沙数据，提高水温泥沙检测工作的便捷性和准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水文泥沙监测的仿生河流坐底
本专利技术涉及一种新型的水文泥沙监测仿生河流坐底，特别是推广在无人看守、人工监测不易、监测时间偏短的河流、湖泊、水库及沿海地区。
技术介绍
水文泥沙监测技术是水利水文信息化的重要基础，它不仅为水利工程安全运行提供保障，还在洪水防灾减灾、水资源科学调度、地质地貌研究中发挥着非常重要的作用。传统的水文监测仪器、设备都是基于单一物理原理设计的，没有同时收集现场多源信息，不同仪器、设备对河床组成及输沙强度的适应性各具特色，但均有缺陷。单一流速的测量主要有旋桨测速仪和声学多普勒流速剖面仪(ADCP)，其中ADCP已成为测量海洋，河口和淡水环境中流速测量的标准技术。单一悬移质测量方法主要有三种方法：采样器法的优点是广泛接受，时间检验、易用，率定其他方法，但其需要后期处理，需要现场人工，干扰流场；声学法的优点是具有广泛的垂直范围，良好的分辨率，无干扰，但反向散射信号干扰因素复杂，高浓度时信号容易丢失；激光法的优点是实现了原位级配测量，悬沙浓度不依赖于级配，但昂贵且不可靠，仅适用于小粒径范围，仅点测量，干扰流场。单一推移质测量方法主要有四种方法：采样器法的优点是广泛接受，时间检验，现场可检查沙样，但采样效率低，干扰流场；坑槽法在不淤满时结果较可靠，适用于季节性溪沟，不适合大流量，固定位置，大多数仅能在洪水后测量，需现场施工，价格昂贵；颗粒跟踪法的优点是可以监测颗粒运动轨迹，但仅限于表面颗粒，大多只能洪水事件后观测，价格昂贵；间接观测法大多不干扰流场、高时间分辨率，但在某些情况下接受信号与推移质输沙率相关关系不佳，没有得到广泛认可与大量使用。因此，研究开发适合于我国高原河流、山区河流、城市河流等多种情况下的综合监测装置来得到所需要的水文泥沙数据，这不仅提高实测成果质量还有着明显的经济效益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供用于水文泥沙监测的仿生河流坐底和监测装置，获得一种适合于我国高原河流、山区河流、城市河流等多种情况下的综合监测装置，实现更方便高效地获取水文泥沙数据，提高水温泥沙检测工作的便捷性和准确性。基于鲹科模式的运动规律，本专利技术提供的用于水文泥沙监测的仿生河流坐底，其外形为头部固定、尾部活动的放生鱼形，仿生鱼的身体前2/3部分保持刚性减小头部摆动幅度，身体后1/3部分左右摆动产生行进动能。利用活动的用尾部在水流下自动摆动进而调整其自身阻力和使其稳定的放置在河床上。本专利技术提供的于水文泥沙监测的检测装置是在仿生河流坐底的内部安装水文泥沙监测设备后得到。所述检测装置采用坐底观测、自容式的工作方式进行测量。本专利技术提供的用于水文泥沙监测的仿生河流坐底，包括仿生鱼框架、仿生鱼壳外壳、中部隔板、活动鱼尾、左空腔、右空腔、沉积物收集稳定板、第一监测设备夹具、第二监测设备夹具、第三监测设备夹具、第四监测设备夹具和重底板；所述仿生鱼外壳与仿生鱼框架外形匹配，覆盖并固定连接在仿生鱼框架外部，形成仿生鱼鱼身，仿生鱼的口部和腹部尾端开口；所述活动鱼尾活动连接在仿生鱼框架上尾端，可相对仿生鱼框架左右摆动；所述中部隔板水平固定在仿生鱼框架内腔中部，将仿生鱼框架内腔分隔成上下两层空间，所述第一监测设备夹具(16)、第二监测设备夹具(17)、第三监测设备夹具(18)、第四监测设备夹具(19)均设置在仿生鱼内腔的上层空间，并固定在仿生鱼框架上；所述沉积物收集稳定板设置在仿生鱼框架的下层空间内，从仿生鱼的口部贯通下层空间至仿生鱼腹部尾端；所述左空腔和右空腔结构对称，镶嵌在仿生鱼框架上层空间内的鱼身两侧；所述重底板设置在放生鱼框架正下方，并与仿生鱼框架固定连接。进一步地，所述仿生鱼框架由梭形中部框、若干横条、若干U形框条、若干连接条和两根弧形框条组成，所述若干横框条横竖交叉设置在梭形中部框内并与梭形中部框固定连接，形成梭形框平面，所述若干U形框条分别竖立固定在梭形框平面的上下面，且弧形部分分别朝向鱼背部和鱼腹部，所述若干连接条固定在梭形框平面的上面的相邻两个U形框条之间，将U形框条连接成一体，最末尾的U形框条通过连接条与梭形中部框的鱼尾端固定连接，仿生鱼头部的第一个U形框条与梭形中部框的头部通过两根弧形框条固定连接，形成仿生鱼头部，两根弧形框条和梭形框平面之间形成空腔。进一步地，所述仿生鱼框架的头部为空腔，所述仿生鱼框架(1)的头部为空腔，所述左空腔(10)和右空腔(9)的为中空结构的长条形塑料空腔，位于仿生鱼框架内腔的上层空间两侧，空腔的一端头部膨大，镶嵌于仿生鱼框架的头部空腔中，另一端延伸至鱼体尾部。空腔的设置可以防止装置在河床上发生侧倾或者在初始安置时上下偏转太大。空腔占据仿生鱼框架的前部、中部和尾部部分空间，使坐底顶部比底部质量轻，增加了鱼体上部的浮力，从而确保在通过缆绳投放在河底的时候不会被河底紊流掀翻。即使在被掀翻的时候，也能通过空腔的浮力使专利技术竖立起来，不会影响持续测量。进一步地，所述活动鱼尾通过插栓与仿生鱼框架的尾端活动连接。所述插栓的连接方式类似于合叶连接，插栓同时穿过仿生鱼框架尾端和活动鱼尾上设置的插栓孔，将二者活动连接。河床底部地形非常复杂，仿生鱼外观的水下监测装置能减少很大一部分水流阻力，为进一步提高装置适应恶劣水域的情况，将活动鱼尾通过插栓连接仿生鱼的主体，达到鱼尾在不同方向来流的情况摆动使仿生鱼的头部朝着来流方向挪动。进一步地，所述沉积物收集稳定板中部为U型，往鱼口部一端依次为与U型中部相接的水平板、与水平板相接的位于鱼口部斜板，往鱼尾端为与U型中部相接的水平板相接的向鱼腹倾斜的斜板。在采样阶段，河底推移质通过仿生鱼入口处的斜板进入，推移质进入U形槽中，并填满U形槽，多余的推移质通过后方的斜板流出。在每次采样时间段内采集部分推移质上岸进行分析。此外斜板的设置还可以使流经第二层的水流产生一个向前和向下的作用力，向前的作用力可以抵消一部分水流的拖曳力，向下的作用力可以增加本专利技术的重量，两个作用力的目的均是使本专利技术更加稳定的坐落在河底进行监测，以防止被水流掀翻。进一步地，所述沉积物收集稳定板的水平板上设置有用于安装振动传感器的安放槽，凹槽上设置有与水平板齐平的槽盖。进一步地，第一监测设备夹具、第二监测设备夹具、第三监测设备夹具、第四监测设备夹具为由若干框条构成的篓兜形。在实际中可根据需安的监测装设备的大小来确定具体的尺寸，以能够稳定将监测设备固定在坐底上为准。进一步地仿生鱼框架的鱼头部和尾端分别设置有吊放挂钩，用于将设备整个坐底吊放至河底。进一步地，所述中重底板为具有一定重量的钢板，钢板的底面设置有两个重物挂钩(6)。在某些山区河流中，河流比降大，水流产生的拖曳力往往会超过坐底自身的水下重量，很容易被携带到下游，设置两个底部重物挂钩用于连接埋在河底的重物，如铅鱼，以便安放铅鱼进一步增加坐底的整体重量。本专利技术的技术方案中，优选地，由于水底水流湍急、河底卵砾石磨损比较严重，仿生鱼框架1采用横截面积2.5×2.5cm2的高猛钢制成。框架共分为两层，第一层形成仿生鱼的骨架以支撑所有设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于水文泥沙监测的仿生河流坐底，其特征在于，包括仿生鱼框架(1)、仿生鱼壳外壳(4)、中部隔板(3)、活动鱼尾(7)、左空腔(10)、右空腔(9)、沉积物收集稳定板(11)、第一监测设备夹具(16)、第二监测设备夹具(17)、第三监测设备夹具(18)、第四监测设备夹具(19)和重底板(2)；/n所述仿生鱼外壳(4)与仿生鱼框架(1)外形匹配，覆盖并固定在仿生鱼框架外表形成仿生鱼的鱼身，仿生鱼的口部和腹部尾端开口；所述活动鱼尾(7)活动连接在仿生鱼框架(1)尾端，可相对仿生鱼框架左右摆动；所述中部隔板水平固定在仿生鱼框架内腔的中部，将仿生鱼框架内腔分隔成上、下两层空间；所述第一监测设备夹具(16)、第二监测设备夹具(17)、第三监测设备夹具(18)、第四监测设备夹具(19)均设置在仿生鱼内腔的上层空间，并固定在仿生鱼框架上；所述沉积物收集稳定板(11)设置在仿生鱼框架的下层空间内，从仿生鱼的口部贯通下层空间至仿生鱼腹部尾端；所述左空腔(10)和右空腔(9)结构对称，镶嵌在仿生鱼框架上层空间内的鱼身两侧；所述重底板设置在仿生鱼框架正下方，并与仿生鱼框架固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于水文泥沙监测的仿生河流坐底，其特征在于，包括仿生鱼框架(1)、仿生鱼壳外壳(4)、中部隔板(3)、活动鱼尾(7)、左空腔(10)、右空腔(9)、沉积物收集稳定板(11)、第一监测设备夹具(16)、第二监测设备夹具(17)、第三监测设备夹具(18)、第四监测设备夹具(19)和重底板(2)；
所述仿生鱼外壳(4)与仿生鱼框架(1)外形匹配，覆盖并固定在仿生鱼框架外表形成仿生鱼的鱼身，仿生鱼的口部和腹部尾端开口；所述活动鱼尾(7)活动连接在仿生鱼框架(1)尾端，可相对仿生鱼框架左右摆动；所述中部隔板水平固定在仿生鱼框架内腔的中部，将仿生鱼框架内腔分隔成上、下两层空间；所述第一监测设备夹具(16)、第二监测设备夹具(17)、第三监测设备夹具(18)、第四监测设备夹具(19)均设置在仿生鱼内腔的上层空间，并固定在仿生鱼框架上；所述沉积物收集稳定板(11)设置在仿生鱼框架的下层空间内，从仿生鱼的口部贯通下层空间至仿生鱼腹部尾端；所述左空腔(10)和右空腔(9)结构对称，镶嵌在仿生鱼框架上层空间内的鱼身两侧；所述重底板设置在仿生鱼框架正下方，并与仿生鱼框架固定连接。


2.根据权利要求1所述用于水文泥沙监测的仿生河流坐底，其特征在于，所述仿生鱼框架(1)由梭形中部框、若干横条、若干U形框条、若干连接条和两根弧形框条组成，所述若干横框条横竖交叉设置在梭形中部框内并与梭形中部框固定连接形成梭形框平面，所述若干U形框条分别竖立固定在梭形框平面的上、下面，且弧形部分分别朝向鱼背部和鱼腹部，所述若干连接条固定在梭形框平面的上面的相邻两个U形框条之间，将U形框条连接成一体，最末尾的U形框条通过连接条与梭形中部框的鱼尾端固定连接，仿生鱼头部的第一个U形框条与梭形中部框的头部通过两根弧形框条固定连接，形成仿生鱼头部，两根弧形框条和梭形框平面之间形成空腔。


3.根据权利要求1所述用于水文泥沙监测的仿生河流坐底，其特征在于，所述仿生鱼框架(1)的头部为空腔，所述左空腔(10)和右空腔(9)的为中空结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄尔，罗铭，许唯临，刘兴年，王协康，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51