一种水槽泥沙淤积过程测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水槽泥沙淤积过程测量系统及测量方法，属于实验测量技术领域，包括：用于检测淤积断面的淤积断面测量装置；用于承载淤积断面测量装置的可沿水槽滑动的作业平台；与淤积断面测量装置相连接用于将淤积断面测量装置获取的若干个测点的淤积厚度数据进行汇总分析的淤积分布合成单元；所述淤积断面测量装置包括：至少一个单点悬浮泥沙测量组件；该水槽泥沙淤积过程测量系统及测量方法，实验方便，自动化程度高，实现了在泥沙淤积过程中，连续多个时间间隔对淤积区域进行快速测量，在物理模型实验中提高了泥沙的淤积的测量的精确性和效率，解决了传统的激光测量方法在含沙量较大，水体较为浑浊的环境下测量误差较大的问题。大的问题。大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种水槽泥沙淤积过程测量系统及测量方法


[0001]本专利技术属于实验测量
，具体涉及一种水槽泥沙淤积过程测量系统及测量方法。

技术介绍

[0002]丁坝是一种典型的水工整治建筑物，在航道及河道整治、海岸防护以及围填工程中使用广泛，尤其在航道治理工程中，丁坝用于调整水流冲刷浅区从而实现浅滩治理、稳定航槽和确保航深；丁坝的作用除了促进主槽冲刷外，还会引起坝田淤积，如长江口深水航道治理工程后北槽的冲淤分布，坝田淤积有利于沿设计导线形成准岸线，水流进一步归槽，更好地达到航道整治效果；另外，在不同的水沙条件下，有些淤积的坝田进一步形成滩涂和湿地后对周围生态环境产生有益影响，所以对坝田内的淤积形态和淤积过程的研究就显得尤为重要；物理模型实验是研究此课题常用的手段，其中泥沙的淤积的精确测量一直是实验过程中的难题，由于泥沙淤积过程中，含沙量较大，水体较为浑浊，使得传统的激光测量等方式误差较大，若想测量研究区域的泥沙淤积过程，需要在泥沙淤积过程中，连续多个时间间隔对淤积区域进行快速测量，目前尚未有科研仪器可以完成这一工作，因此需要研发一种新的水槽泥沙淤积过程测量系统及测量方法解决这一难题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种水槽泥沙淤积过程测量系统及测量方法，以解决在泥沙淤积过程中，无法连续多个时间间隔对淤积区域进行快速测量的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种水槽泥沙淤积过程测量系统，包括：用于测量淤积断面的淤积断面测量装置；用于承载淤积断面测量装置的可沿水槽滑动的作业平台；与淤积断面测量装置相连接用于将淤积断面测量装置获取的若干个测点的淤积厚度数据进行汇总分析的淤积分布合成单元；所述淤积断面测量装置包括：至少一个单点悬浮泥沙测量组件；所述单点悬浮泥沙测量组件包括：用于抵触水槽底部的单点测量杆；沿单点测量杆滑动的活动杆；设置于活动杆用于显示落淤厚度测量的实时显示器；固定在活动杆用于感应淤积面的落淤面检测板；其中，所述落淤面检测板设置有用于感应淤积面的压力传感器。
[0005]优选的，所述作业平台包括：
用于承载淤积断面测量装置的固定架；设置于固定架下端，沿水槽边壁滑动的平台滑轮；与所述平台滑轮匹配用于滑动用的皮带；用于驱动平台滑轮的电机；与所述电机以及实时显示器相连接，用于设置作业平台测量断面位置的总控制台；其中，所述皮带设置有校准固定架水平方向的移动距离的刻度。
[0006]优选的，所述固定架中设置有用于装配单点测量杆的平台孔，所述平台孔沿同一直线分布。
[0007]优选的，所述固定架上设置有用于控制单点测量杆活动的旋钮开关。
[0008]优选的，所述实时显示器通过连接线与总控制台传输数据。
[0009]优选的，所述平台孔的孔径大于单点测量杆的直径。
[0010]优选的，所述固定架为长方体结构，其长度为水槽的水面宽度的1.2倍，所述平台滑轮分为两组，分别设置在相对称的两个水槽边壁上，每组平台滑轮分别设置有两个滑轮；相邻两个平台孔之间间距为整个固定架长度的1/10,且位于纵向水平线的中点位置，平台孔的孔径为单点测量杆外径的1.1
‑
1.3倍之间，使用时多个所述单点测量杆的长度均相同，长度为水槽深度的1.5
‑
1.8倍，且所述单点测量杆穿过平台孔后突出部分的长度为整体长度的2/5。
[0011]优选的，所述单点测量杆为钢针。
[0012]优选的，所述淤积分布合成单元包括：用于设置断面上各个测点之间间距的测点间距模块；用于设置每个断面之间间距的断面间距模块；用于设置所测量断面编号的断面编号模块；用于根据断面编号模块的汇总数据得到淤积分布图的淤积分布模块。
[0013]本专利技术另提供一种水槽泥沙淤积过程测量系统的测量方法，包括以下步骤：初始状态下，将单点测量杆全部提高至水面之上，关闭平台孔内旋钮开关，将作业平台移动至需要测量的断面位置，平台孔内旋钮开关打开，单点测量杆直插入淤积泥面中使其底端接触到水槽底部，旋钮开关关闭固定单点测量杆，落淤面检测板、活动杆的位置高于淤积泥沙面；设置测量断面之间间隔为L，启动测量，落淤面检测板、活动杆一起自动缓慢下沉，压力传感器传递的压强P一直在变化，当落淤面检测板接触到泥沙淤积面后，检测到压强P>5kPa时停止下沉，此时落淤面检测板距单点测量杆末端的距离即为该点在该时刻的淤积厚度，该距离显示在实时显示器中，同时通过连接线记录于总控制台中；读取该断面所有测点的多个数据，由差值法软件可绘制出该断面的淤积形态，通过断面差值可获得该测量断面在该时刻的淤积分布；再将平台孔内旋钮开关打开，将单点测量杆提起至水面以上，关闭平台孔，将作业平台移至下个断面重复新的断面测量步骤；测量多个断面进行平面差值，获得水槽在该时刻整体的三维淤积分布图像，合成研究区域该时刻的淤积分布图；每隔时间，对该淤积区域进行一次测量，获得在一定边界条件下，该区域内每一个测点、每一个断面以及整体区域随时间变化泥沙淤积过程的数据；
对于每一个测点，计算得到该点的淤积速率随时间的变化规律：,其中：，为单个测点时间内所测淤积厚度；通过前后两次所测得差值计算得到，为每次两次测量的时间间隔，为单个测点在时间间隔内的淤积厚度，为单个测点的淤积速率，对应求得每个断面的淤积速率随时间变化的规律：,其中：为时间内测量断面上各测点的平均淤积厚度，表示测量断面的各测点随着时间变化的平均变化率，即断面的平均淤积速度；为断面所有测点在时间内的平均淤积厚度，为断面所有测点在时间内的淤积厚度的总和，为测量断面的测点个数，故断面的平均淤积速率可通过断面所有测点在时间内的平均淤积厚度除以计算得到；测量区域的平均淤积速率通过区域内所有测点在时间内的平均淤积厚度除以计算得到：,其中：为时间内测量区域内各测点的平均淤积厚度，表示整体区域的测点随着时间变化的平均变化率，即整体区域的平均淤积速度。为测量区域内所有测点在时间内的淤积厚度的总和，为测量区域内所有测点在时间内的平均淤积厚度，为测量区域的测点个数；当区域内每一个测点在时间内的淤泥厚度的差值均小于0.002m时，则该区域内泥沙已经达到冲淤平衡，泥沙淤积过程结束，终止测量过程，获得时间序列的多次测量结果数据；多个单点测量仪串联，通过差值获取当前时刻整个断面的泥沙淤积情况。
[0014]本专利技术的技术效果和优点：该水槽泥沙淤积过程测量系统及测量方法，实验方便，自动化程度高，实现了在泥沙淤积过程中，连续多个时间间隔对淤积区域进行快速测量，在物理模型实验中提高了泥沙的淤积的测量的精确性和效率，解决了传统的激光测量方法在含沙量较大，水体较为浑浊的环境下测量误差较大的问题。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的侧视图；图2为本专利技术的正视图；图3为本专利技术的俯视图；图4为本专利技术绘制出断面的淤积形态图；
图5为本专利技术的三维淤积分布图像示意图；图6为本专利技术的淤积分布图。
[0016]图中：1、单点测量杆；2、落淤面检测板；3、活动杆；4、连接线；5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于：包括：用于测量淤积断面的淤积断面测量装置；用于承载淤积断面测量装置的可沿水槽滑动的作业平台；与淤积断面测量装置相连接用于将淤积断面测量装置获取的若干个测点的淤积厚度数据进行汇总分析的淤积分布合成单元；所述淤积断面测量装置包括：至少一个单点悬浮泥沙测量组件；所述单点悬浮泥沙测量组件包括：用于抵触水槽底部的单点测量杆（1）；沿所述单点测量杆（1）滑动的活动杆（3）；设置于所述活动杆（3）用于显示落淤厚度测量的实时显示器（5）；固定在所述活动杆（3）用于感应淤积面的落淤面检测板（2）；其中，所述落淤面检测板（2）设置有用于感应淤积面的压力传感器。2.根据权利要求1所述的一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于：所述作业平台包括：用于承载淤积断面测量装置的固定架（7）；设置于所述固定架（7）下端，沿水槽边壁（11）滑动的平台滑轮（9）；与所述平台滑轮（9）匹配用于滑动的皮带（10）；用于驱动所述平台滑轮（9）的电机（6）；与所述电机（6）以及所述实时显示器（5）相连接，用于设置作业平台测量断面位置的总控制台（12）；其中，所述皮带（10）设置有校准所述固定架（7）水平方向的移动距离的刻度。3.根据权利要求2所述的一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于：所述固定架（7）中设置有用于装配所述单点测量杆（1）的平台孔（8），所述平台孔（8）沿同一直线分布。4.根据权利要求2所述的一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于：所述固定架（7）上设置有用于控制所述单点测量杆（1）活动的旋钮开关。5.根据权利要求1所述的一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于：所述实时显示器（5）通过连接线（4）与所述总控制台（12）传输数据。6.根据权利要求3所述的一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于： 所述平台孔（8）的孔径大于所述单点测量杆（1）的直径。7.根据权利要求3所述的一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于：所述固定架（7）为长方体结构，其长度为水槽的水面宽度的1.2倍，所述平台滑轮（9）分为两组，分别设置在相对称的两个水槽边壁（11）上，每组平台滑轮（9）分别设置有两个滑轮；相邻两个所述平台孔（8）之间间距为整个所述固定架（7）长度的1/10,且位于纵向水平线的中点位置，所述平台孔（8）的孔径为所述单点测量杆（1）外径的1.1
‑
1.3倍之间，使用时多个所述单点测量杆（1）的长度均相同，长度为水槽深度的1.5
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1.8倍，且所述单点测量杆（1）穿过所述平台孔（8）后突出部分的长度为整体长度的2/5。8.根据权利要求1所述的一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于：所述单点测量杆（1）为钢针。
9.根据权利要求1所述的一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于：所述淤积分布合成单元包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张功瑾，白一冰，何力劲，王任超，胡彩霞，刘晓霞，龙群，路川藤，罗小峰，丁伟，张彤，
申请(专利权)人：水利部珠江水利委员会水文局，
类型：发明
国别省市：