水槽推移质床面形态实时测量试验系统以及方法技术方案

本发明专利技术揭示了一种水槽推移质床面形态测量试验系统以及方法，本发明专利技术涉及水利量测超声波领域。该系统包括：试验腔体、测量设备以及处理装置，测量设备设置在试验腔体的下方，测量设备与处理装置连接，其中：测量设备，用于测量试验腔体中多个测量点的河床高程；处理装置，用于对各测量点的河床高程进行插值处理，生成地形测量结果。利用该系统可以准确快速测量试验腔体中多个测量点的河床高程。此外，利用该水槽推移质床面形态测量试验系统不需要在试验结束后，排出试验水槽中的水体，因此可以获取实时的地形变化，且不会对地形造成影响，保证了生成的地形测量结果的准确性，且测量便捷，节省了时间成本和人力成本。节省了时间成本和人力成本。节省了时间成本和人力成本。

Experimental system and method for real-time measurement of bed surface morphology of flume bed load

【技术实现步骤摘要】
水槽推移质床面形态实时测量试验系统以及方法


[0001]本专利技术涉及水利量测超声波领域，具体涉及一种水槽推移质床面形态实时测量试验系统

技术介绍

[0002]河床是承载河流水体的几何边界，通常由基岩、卵石及泥沙组成的沉积物构成，并在水流作用下处于不断的冲刷或淤积变化状态。河床的冲淤表现为河床高程的变化，这种变化可对堤坝、桥梁、取水口、航道和港口等涉水建筑物的安全以及可靠的产生运行产生严重的影响。因此，对河床高程的准确探测是水利工程中亟待实现的重要目标。
[0003]在对河床进行探测之前，都要进行多次试验探测。在现有试验测试技术中，通常是试验结束后，排出模型中的水体，对地形采用测针、超声波、激光等方法测量，简称为干测量法。
[0004]上述干测量法得到的地形数据虽较为精确，但只是试验的最终结果，无法获取不同时刻的地形变化。因模型排水，会对地形造成一定影响，且测量耗时长，给连续试验带来不便。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种水槽推移质床面形态实时测量试验系统以及方法，旨在解决现有技术中进行水槽推移质床面形态实时测量试验耗时长，且连续试验不方便的问题。
[0006]根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种水槽推移质床面形态测量试验系统，系统包括：试验腔体、测量设备以及处理装置，测量设备设置在试验腔体的下方，测量设备与处理装置连接，其中：
[0007]测量设备，用于测量试验腔体中多个测量点的河床高程；
[0008]处理装置，用于对各测量点的河床高程进行插值处理，生成地形测量结果。
[0009]本申请实施例提供的水槽推移质床面形态测量试验系统，包括：试验腔体、测量设备以及处理装置，测量设备设置在试验腔体的下方，测量设备与处理装置连接。测量设备，用于测量试验腔体中多个测量点的河床高程；处理装置，用于对各测量点的河床高程进行插值处理，生成地形测量结果。上述水槽推移质床面形态测量试验系统，由于测量设备不需要透过悬沙水体，因此可以减少悬沙水体对测量结果的影响，保证了测量得到的各测量点的河床高程的准确性。此外，利用该水槽推移质床面形态测量试验系统不需要在试验结束后，排出试验腔体中的水体，因此可以获取不同时刻的地形变化，且不会对地形造成影响，保证了生成的地形测量结果的准确性，且测量便捷，节省了时间成本和人力成本。
[0010]结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，测量设备包括：轨道及驱动装置和分布式测量装置，轨道及驱动装置安装在试验腔体的下方，分布式测量装置安装在轨道及驱动装置上。
[0011]本申请实施例提供的水槽推移质床面形态测量试验系统，测量设备包括：轨道及驱动装置和分布式测量装置，轨道及驱动装置安装在试验腔体的下方，分布式测量装置安装在轨道及驱动装置上。利用轨道及驱动装置可以实现分布式测量装置的往返运动，因此，不需要在试验腔体的下方全部安装分布式测量装置，从而节约了成本。
[0012]结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，轨道及驱动装置包括：执行装置和驱动装置；分布式测量装置安装在执行装置上，其中：
[0013]执行装置，用于带动分布式测量装置运动；
[0014]驱动装置，用于驱动执行装置运动。
[0015]本申请实施例提供的水槽推移质床面形态测量试验系统，轨道及驱动装置包括：执行装置和驱动装置；分布式测量装置安装在执行装置上，其中：执行装置，用于带动分布式测量装置运动；驱动装置，用于驱动执行装置运动。从而使得分布式测量装置在执行装置的带动下，可以在试验腔体的底面进行往返运动，因此，不需要在试验腔体的下方全部安装分布式测量装置，从而节约了成本。
[0016]结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，分布式测量装置包括多个超声换能器，各超声换能器等距安装在执行装置上。
[0017]本申请实施例提供的水槽推移质床面形态测量试验系统，分布式测量装置包括多个超声换能器，各超声换能器等距安装在执行装置上。从而可以保证测量测量得到的各测量点的河床高程的准确性。
[0018]根据第二方面，本专利技术实施例提供了一种水槽推移质床面形态测量试验方法，应用于上述第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中的一种水槽推移质床面形态测量试验系统，该方法包括：
[0019]获取测量设备发出的超声波在试验腔体的底板传输的第一速度以及各超声波在试验腔体中的介质中传输的第二速度；
[0020]根据第一速度、第二速度以及测量设备发出的超声波传输的时间，计算试验腔体中多个测量点的河床高程；
[0021]对各测量点的河床高程进行插值处理，生成地形测量结果。
[0022]本申请实施例提供的水槽推移质床面形态测量试验方法，获取测量设备发出的超声波在试验腔体的底板传输的第一速度以及各超声波在试验腔体中的介质中传输的第二速度；根据第一速度、第二速度以及测量设备发出的超声波传输的时间，计算试验腔体中多个测量点的河床高程；对各测量点的河床高程进行插值处理，生成地形测量结果，从而可以保证计算得到的地形测量结果的准确性。且采用该水槽推移质床面形态测量试验方法不需要在试验结束后，排出试验腔体中的水体，因此可以获取不同时刻的地形变化，且不会对地形造成影响，保证了生成的地形测量结果的准确性，且测量便捷，节省了时间成本和人力成本。
[0023]结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，对各测量点的河床高程进行插值处理，生成地形测量结果，包括：
[0024]从各测量点的河床高程中，确定上游测量点对应的河床高程；
[0025]对上游测量点对应的河床高程进行插值处理，生成地形测量结果。
[0026]本申请实施例提供的水槽推移质床面形态测量试验方法，从各测量点的河床高程
中，确定上游测量点对应的河床高程；对上游测量点对应的河床高程进行插值处理，生成地形测量结果。由于上游测量点对应的河床高程数据较准确，且更加能够表征地形特点。因此，对上游测量点对应的河床高程进行插值处理，生成地形测量结果，可以保证生成的地形测量结果更加准确。
[0027]结合第二方面第一实施方式，在第二方面第二实施方式中，对上游测量点对应的河床高程进行插值处理，生成地形测量结果，包括：
[0028]对试验腔体中的待测区域进行栅格化处理，生成多个节点，对各节点进行编号；
[0029]根据获取到的各上游测量点对应的河床高程，将各节点分为实测节点和空白节点，并将各实测节点与河床高程进行一一对应，以确定各实测节点对应的河床高程；
[0030]根据实测节点对应的河床高程，对各空白节点对应的河床高程进行插值处理，生成地形测量结果。
[0031]本申请实施例提供的水槽推移质床面形态测量试验方法，对试验腔体中的待测区域进行栅格化处理，生成多个节点，对各节点进行编号；根据获取到的各上游测量点对应的河床高程，将各节点分为实测节点和空白节点，并将各实测节点与河床高程进行一一对应，以确定各实测节点对应的河床高程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水槽推移质床面形态测量试验系统，其特征在于，所述系统包括：试验腔体、测量设备以及处理装置，所述测量设备设置在所述试验腔体的下方，所述测量设备与所述处理装置连接，其中：所述测量设备，用于测量所述试验腔体中多个测量点的河床高程；所述处理装置，用于对各所述测量点的河床高程进行插值处理，生成地形测量结果。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量设备包括：轨道及驱动装置和分布式测量装置，所述轨道及驱动装置安装在所述试验腔体的下方，所述分布式测量装置安装在所述轨道及驱动装置上。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述轨道及驱动装置包括：执行装置和驱动装置；所述分布式测量装置安装在所述执行装置上，其中：所述执行装置，用于带动所述分布式测量装置运动；所述驱动装置，用于驱动所述执行装置运动。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述分布式测量装置包括多个超声换能器，各所述超声换能器等距安装在所述执行装置上。5.一种水槽推移质床面形态测量试验方法，其特征在于，应用于上述权利要求1
‑
4任一所述的一种水槽推移质床面形态测量试验系统，所述方法包括：获取测量设备发出的超声波在所述试验腔体的底板传输的第一速度以及各所述超声波在所述试验腔体中的介质中传输的第二速度；根据所述第一速度、所述第二速度以及所述测量设备发出的超声波传输的时间，计算所述试验腔体中多个测量点的河床高程；对各所述测量点的河床高程进行插值处理，生成地形测量结果。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对各所述测量点的河床高程进行插值处理，生成地形测量结果，包括：从各所述测量点的河床高程中，确定上游测量点对应的河床高程；对所述上游测量点对应的河床高程进行插值处理，生成所述地形测量结果。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述上游测量点对应的河床高程进行插值处理，生成所述地形测量结果，包括：对所述试验腔体中的待测区域进行栅格化处理，生成多个节点，对各所述节点进...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵汗青，龚轶青，毛劲乔，戴杰，戴会超，蒋定国，徐云，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：