一种水流泥沙测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水流泥沙测量装置和方法，包括：舱体，具有由第一端口延伸至第二端口的内腔，所述舱体通过内腔形成能够供水流由所述第一端口进入并由所述第二端口流出的通道；舱门，包括用于启闭所述第一端口的第一舱门和用于启闭所述第二端口的第二舱门；拦沙网，设置于所述舱体，所述拦沙网能够被设置于第一状态或第二状态，所述拦沙网在第一状态下拦截于所述通道，用于将流经所述通道的水流中的泥沙截留于所述舱体中，所述拦沙网在第二状态下避开所述通道。其结合了泥沙推移质和悬移质采样测量功能，能够实现泥沙推移质和悬移质的连续采样、测量与实时数据反馈。采样、测量与实时数据反馈。采样、测量与实时数据反馈。

【技术实现步骤摘要】
一种水流泥沙测量装置和方法


[0001]本专利技术用于泥沙测量领域，特别是涉及一种水流泥沙测量装置和方法。

技术介绍

[0002]摸清泥沙输移规律是分析河道河床演变、开展涉水工程建设的前置条件，根据泥沙在水体中的运动方式的不同，可将河道中泥沙分为推移质与悬移质两类，其中推移质是指在水流中沿河底滚动、移动、跳跃或以层移方式运动的泥沙颗粒，在运动过程中与床面泥沙(简称床沙)之间经常进行交换；悬移质是指悬浮在河道流水中、随流水向下移动的较细的泥沙及胶质物等，即在搬运介质(流体)中，由于紊流使之远离床面在水中呈悬浮方式进行搬运的碎屑物。目前对推移质与悬移质的测量需分别使用两种专门的仪器进行采样，并经过过滤、烘干等操作才能计算样品中泥沙质量，此过程存在采样效率低、处理时间长、无法连续采样测量等弊端。另一方面，由于现有采样装置通常只有一个采样仓，因此在海洋等复杂多向流条件下采样，需多次调整采样装置姿态以确保其与水流方式一致，进一步降低了采样效率且无法测量特定方向的推移质输移速率。此外，由于推移质测量需将采样装置沉入河床底部并尽量紧贴床面，而现有测量装置缺少仪器形态感知能力，易因采样器形态偏移造成测量数据失真。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种水流泥沙测量装置和方法，其结合了泥沙推移质采样功能和悬移质采样测量功能，能够实现泥沙推移质和悬移质的连续实时采样测量。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005]一种水流泥沙测量装置，包括：
[0006]舱体，具有由第一端口延伸至第二端口的内腔，所述舱体通过内腔形成能够供水流由所述第一端口进入并由所述第二端口流出的通道；
[0007]舱门，包括用于启闭所述第一端口的第一舱门和用于启闭所述第二端口的第二舱门；
[0008]拦沙网，设置于所述舱体，所述拦沙网能够被设置于第一状态或第二状态，所述拦沙网在第一状态下拦截于所述通道，用于将流经所述通道的水流中的泥沙截留于所述舱体中，所述拦沙网在第二状态下避开所述通道。
[0009]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，还包括：
[0010]升降装置，所述升降装置连接于所述舱体，用于悬吊所述舱体沉降于水流中，所述升降装置上设有能够直接反馈升降装置承受的拉力数据并实时反馈的拉力计。
[0011]结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，还包括尾翼，所述尾翼通过连杆连接于所述舱体尾部，所述升降装置包括第一升降绳和第二升降绳，所述第一升降绳底部连接升降杆，所述升降杆底部通过第一转轴连接承重杆，所述拉力计设置于
所述承重杆，所述承重杆连接于所述舱体，所述第二升降绳连接于所述尾翼。
[0012]结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述舱体上设有陀螺仪和用于调整所述舱体姿态的动力装置，所述动力装置设置于所述舱体周围的多个位置，所述动力装置包括电机和设置于所述电机输出端的旋桨。
[0013]结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述承重杆与所述舱体之间设有控制器，所述控制器包括壳体和设置于所述壳体内部的控制单元和电源，所述承重杆伸入所述壳体内部，并通过承重轴承与所述壳体配合连接，所述陀螺仪设置于所述壳体内部，所述拉力计、陀螺仪和动力装置均与所述控制单元连接。
[0014]结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述拦沙网的一端铰接于所述内腔顶部，所述拦沙网的另一端设有配重条，所述舱体上设有用于驱动所述拦沙网切换状态的第一执行机构，所述第一执行机构包括第一绞盘，所述第一绞盘引出第一绞线并连接于所述拦沙网。
[0015]结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第一舱门通过第二转轴安装于所述舱体的第一端口，所述舱体上设有用于将所述第一舱门限定于开启状态的第一锁止装置，所述第一舱门与所述舱体之间设有第一弹性部件，所述第一弹性部件用于在所述第一锁止装置释放所述第一舱门后带动所述第一舱门关闭所述第一端口；所述第二舱门通过第三转轴安装于所述舱体的第二端口，所述舱体上设有用于将所述第二舱门限定于开启状态的第二锁止装置，所述第二舱门与所述舱体之间设有第二弹性部件，所述第二弹性部件用于在所述第二锁止装置释放所述第二舱门后带动所述第二舱门关闭所述第二端口。
[0016]结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第一锁止装置和所述第二锁止装置均包括电磁卡口，所述电磁卡口包括安装座、浮动的设置于所述安装座的磁性轴以及用于驱动所述磁性轴的电磁线圈，所述电磁线圈设置于所述安装座，所述磁性轴的外端设有卡口，所述磁性轴与所述安装座之间设有复位弹簧，所述舱体上设有用于驱动所述第一舱门绕所述第二转轴开启的第二执行机构和用于驱动所述第二舱门绕所述第三转轴开启的第三执行机构，所述第二执行机构包括第二绞盘，所述第二绞盘引出第二绞线并连接于所述第一舱门，所述第三执行机构包括第三绞盘，所述第三绞盘引出第三绞线并连接于所述第二舱门。
[0017]第二方面，一种水流泥沙测量方法，包括以下步骤：
[0018]准备以上任一方面所述的水流泥沙测量装置；
[0019]使所述水流泥沙测量装置保持初始状态，所述初始状态下所述舱体水平，所述第一舱门和所述第二舱门开启，所述拦沙网被设置于第二状态；
[0020]将初始状态的水流泥沙测量装置下沉至河床底部，记录装置接触河床前拉力计读数F
i
‑1与陀螺仪记录的装置姿态α
i
‑1、β
i
‑1、θ
i
‑1，其中，α、β、θ分别表示右手坐标系中与x、y、z轴的夹角；
[0021]水流泥沙测量装置稳定沉入河底后，将所述拦沙网切换至第一状态，静置一段时间Δt后，关闭所述第一舱门和所述第二舱门；
[0022]通过所述升降装置吊起水流泥沙测量装置并记录离开河床时拉力计读数F
i
与陀螺仪记录的装置姿态α
i
、β
i
、θ
i
；
[0023]通过以下公式计算得出此次测量推移质单宽输沙率g
b
[0024][0025]式中，γ
s
、γ
w
分别为沙和水的重度；b为所述内腔的宽度。
[0026]第三方面，一种水流泥沙测量方法，包括以下步骤：
[0027]准备以上任一方面所述的水流泥沙测量装置；
[0028]使所述水流泥沙测量装置保持初始状态，所述初始状态下所述舱体水平，所述第一舱门和所述第二舱门开启，所述拦沙网被设置于第二状态；
[0029]将初始状态的水流泥沙测量装置水平没入清水中并记录此时拉力计读数F0与陀螺仪记录的装置姿态α0、β0、θ0；
[0030]将初始状态的水流泥沙测量装置下沉至水流所需测量深度，关闭所述第一舱门和所述第二舱门，读取拉力计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水流泥沙测量装置，其特征在于，包括：舱体，具有由第一端口延伸至第二端口的内腔，所述舱体通过内腔形成能够供水流由所述第一端口进入并由所述第二端口流出的通道；舱门，包括用于启闭所述第一端口的第一舱门和用于启闭所述第二端口的第二舱门；拦沙网，设置于所述舱体，所述拦沙网能够被设置于第一状态或第二状态，所述拦沙网在第一状态下拦截于所述通道，用于将流经所述通道的水流中的泥沙截留于所述舱体中，所述拦沙网在第二状态下避开所述通道。2.根据权利要求1所述的水流泥沙测量装置，其特征在于，还包括：升降装置，所述升降装置连接于所述舱体，用于悬吊所述舱体沉降于水流中，所述升降装置上设有能够直接反馈升降装置承受的拉力数据并实时反馈的拉力计。3.根据权利要求2所述的水流泥沙测量装置，其特征在于，还包括尾翼，所述尾翼通过连杆连接于所述舱体尾部，所述升降装置包括第一升降绳和第二升降绳，所述第一升降绳底部连接升降杆，所述升降杆底部通过第一转轴连接承重杆，所述拉力计设置于所述承重杆，所述承重杆连接于所述舱体，所述第二升降绳连接于所述尾翼。4.根据权利要求3所述的水流泥沙测量装置，其特征在于，所述舱体上设有陀螺仪和用于调整所述舱体姿态的动力装置，所述动力装置设置于所述舱体周围的多个位置，所述动力装置包括电机和设置于所述电机输出端的旋桨。5.根据权利要求4所述的水流泥沙测量装置，其特征在于，所述承重杆与所述舱体之间设有控制器，所述控制器包括壳体和设置于所述壳体内部的控制单元和电源，所述承重杆伸入所述壳体内部，并通过承重轴承与所述壳体配合连接，所述陀螺仪设置于所述壳体内部，所述拉力计、陀螺仪和动力装置均与所述控制单元连接。6.根据权利要求4所述的水流泥沙测量装置，其特征在于，所述拦沙网的一端铰接于所述内腔顶部，所述拦沙网的另一端设有配重条，所述舱体上设有用于驱动所述拦沙网切换状态的第一执行机构，所述第一执行机构包括第一绞盘，所述第一绞盘引出第一绞线并连接于所述拦沙网。7.根据权利要求4所述的水流泥沙测量装置，其特征在于，所述第一舱门通过第二转轴安装于所述舱体的第一端口，所述舱体上设有用于将所述第一舱门限定于开启状态的第一锁止装置，所述第一舱门与所述舱体之间设有第一弹性部件，所述第一弹性部件用于在所述第一锁止装置释放所述第一舱门后带动所述第一舱门关闭所述第一端口；所述第二舱门通过第三转轴安装于所述舱体的第二端口，所述舱体上设有用于将所述第二舱门限定于开启状态的第二锁止装置，所述第二舱门与所述舱体之间设有第二弹性部件，所述第二弹性部件用于在所述第二锁止装置释放所述第二舱门后带动所述第二舱门关闭所述第二端口。8.根据权利要求7所述的水流泥沙测量装置，其特征在于，所述第一锁止装置和所述第二锁止装置均包括电磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡涛，黄本胜，洪昌红，郭磊，王珍，雷洪成，黄广灵，陈晖，张之琳，
申请(专利权)人：广东省水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：