一种窝塘内水下地形与水流结构原型观测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种窝塘内水下地形与水流结构原型观测方法及装置，包括现场准备，确定测量范围和基准点，并划定测线；实地测量，布置ADCP仪器，采集测量范围内的水深、水流速度矢量、和仪器在水流中的水平位置；数据处理，获取完整的窝塘区域水下三维地形数据，将超出流速的正常范围的流速视为异常数据，对流速按水深进行插补，生成窝塘测量范围内的三维流场图；危险区域判断，重复进行多次监测，当遇到紧急情况时，应及时增加监测次数，将水流速较大、紊动强度较大和河岸地形变化较大的区域视为重点关注区域，本发明专利技术能够在初步发现窝崩后，确定窝塘易受冲刷的位置，判断窝崩危险区域，方便及时抢护。便及时抢护。便及时抢护。

【技术实现步骤摘要】
一种窝塘内水下地形与水流结构原型观测方法及装置


[0001]本专利技术涉及崩岸监测
，尤其涉及一种窝塘内水下地形与水流结构原型观测方法及装置。

技术介绍

[0002]崩岸是冲积河流河床演变过程中的重要组成部分，根据形态和特征可分为条崩、洗崩和窝崩三种类型。其中窝崩为河岸在短时间内出现大面积的崩塌，崩塌长度和宽度相当，少则数十米，多则上百米，其形成与河岸土质分布不均及特殊的水流结构(环流、横流或斜流等)密切相关，是长江下游主要的崩岸形式。窝崩具有发展速度快、破坏力强等特点，对沿江防洪安全构成重大威胁，可能引起河势的重大调整，增大河道治理的难度，部分窝崩险情直接损害人民群众的生命安全。
[0003]窝崩受到河势、近岸水流、岸滩土质和人为活动等多种因素影响，成因复杂。目前有关窝崩发展的研究，主要是采用室内概化水槽试验来揭示不同发展时期的水流特点与河床形态变化规律，而现场观测资料较少，导致对于窝崩机理的认识尚有不足。在现场监测方法方面，定期开展的传统的水位、流量和半江地形测量等无法满足对河段局部突发崩岸区域连续应急监测的需要；GNSS、位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种窝塘内水下地形与水流结构原型观测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、现场准备，确定测量范围和基准点，并划定多条测线；步骤2、实地测量，布置ADCP仪器，使ADCP的水下换能器沿测线从窝塘河岸一侧到另一侧，采集测量范围内的水深h、水流速度矢量和仪器在水流中的水平位置P(x,y)，水流速度矢量包括X、Y、Z方向瞬时流速分量分别为u
t
、v
t
、w
t
，直到多条测线测量完毕，沿各测线采集数据并储存；步骤3、数据处理，获取完整的窝塘区域水下三维地形数据，将超出流速的正常范围的流速视为异常数据，对流速按水深进行插补，生成窝塘测量范围内的三维流场图；步骤4、危险区域判断，重复步骤2
‑
3进行多次监测，当遇到紧急情况时，应及时增加监测次数，将水流速较大、紊动强度较大和河岸地形变化较大的区域视为重点关注区域。2.根据权利要求1所述的窝塘内水下地形与水流结构原型观测方法，其特征在于：在步骤1中，在窝塘两侧分别设置导轨，在两个所述导轨之间设置多条平行于窝塘岸线的测线，确保测线剖面线数不小于10，相邻测线覆盖范围重叠度至少60％。3.根据权利要求1所述的窝塘内水下地形与水流结构原型观测方法，其特征在于：在步骤2中，多次测量取平均值，沿同一测线来回测量至少2次，以多次测量平均值作为最后取值，对于靠近岸边或正在崩塌的区域需要进行多次覆盖扫测，提高测量精度。4.根据权利要求1所述的窝塘内水下地形与水流结构原型观测方法，其特征在于：在步骤3中，获取河底高程z：z＝z0‑
(h+h0) (1)其中，h为断面水深，h0为入水深度，z0为水面高程；根据河底高程z和仪器在水流中的水平位置P(x,y)获取完整的窝塘区域水下三维地形数据。5.根据权利要求1所述的窝塘内水下地形与水流结构原型观测方法，其特征在于：采用幂函数垂线流速分布公式(2)按水深进行插补，先算各方向分量，再合成：式中，u为该测点的流速分量，单位为m/s；u
m
为垂线上的最大流速，单位为m/s；z为测点到河底的距离，单位为m；H为水深，单位为m，m系数通过线性回归拟合得到。6.根据权利要求1所述的窝塘内水下地形与水流结构原型观测方法，其特征在于：在步骤3中，首先利用ADCP数据处理软件生成各个测线横断面的流速分布图，在多个横断面数据处理的基础上，再将不同断面水深h下的流速数据组合成水平断面流速分布图，其中水平...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏军强，周悦瑶，邓珊珊，周美蓉，朱恒，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：