【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水文监测，涉及水文测量技术，具体涉及一种基于h-adcp的在线悬移质泥沙测量方法。
技术介绍
1、水文、水生态、水土保持中泥沙是重要的监测要素。这关系到河势堤防的稳定、水库的淤积大坝的安全，从而关系着人民生产生活。泥沙自动化在线测验是水文现代化生产中急需解决的问题。
2、水文是指研究自然界水的时空分布、变化规律的学科，其专业性很强。泥沙是重要的水文监测要素，能够反映流域内水土保持治理情况及水质状况。泥沙含沙量测量有多种方法，目前采用的主要有采样过滤称重法、光学法和声学法。采样过滤称重法耗时费力，测得数据时空分辨率不高；光学法可以获得连续的泥沙浓度数据，但对各种水体的适应性不强。声学法无需采样，水体不受干扰，空间解析度高，可实现泥沙的剖面在线监测，具有较好的应用前景。国家海洋局海洋技术研究所、中国科学院东海研究站对声学悬浮泥沙现场标定方法进行了研究，得到同步采水标定更实用结论。长委水文局曾做过走航adcp测沙相关研究，积累相关经验。h—adcp是声学多普勒剖面流速仪，在河道在线测流中有广泛的应用，基于h-adcp悬移质泥沙含量在线监测系统可实现水沙同步监测，很可能成为未来悬移质泥沙在线测验主要设备，是悬移质泥沙在线监测发展方向，但目前尚无可应用的相关技术。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术公开了一种基于h-adcp的在线悬移质泥沙测量方法，进行传统人工取沙测沙数据的收集与整理，并采集整理h-adcp在线测验回波强度数据，基于人工沙与h-adcp实
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种基于h-adcp的在线悬移质泥沙测量方法，包括如下步骤：
4、步骤1，收集资料
5、采集h-adcp安装的位置数据与人工取沙大断面的位置数据；
6、步骤2，分析确定泥沙采样位置；
7、步骤3，采集标准泥沙数据和h-adcp数据
8、采集h-adcp安装位置处的标准泥沙数据，获取h-adcp实测流速、回波强度数据及对应时间数据；
9、步骤4，建立h-adcp悬沙测量模型
10、根据h-adcp实测流速、回波强度数据，结合标准泥沙数据进行分析建模，包括以下子步骤：
11、将收集的数据按实测水流速度分成若干流速段；
12、在每个流速段通过下式将h-adcp实测每个微单元回波强度数据与标准泥沙数据建立相关关系：
13、；
14、式中，ssc为悬移质含沙量；e为微单元回波强度；k1、k2为拟合因子；
15、其中h-adcp实测每个微单元回波强度数据时间与人工测沙时间相匹配；
16、每个流速段上选取相关关系最好的模型；
17、步骤5，基于h-adcp悬沙测量模型进行在线悬移质泥沙测量
18、获取h-adcp实测流速选择实测流速所属流速段的模型，将h-adcp实时测量的回波强度代入模型，实时在线计算悬移质泥沙含量。
19、进一步的，所述步骤2具体包括如下过程：根据h-adcp安装的位置与人工取沙大断面的位置、历史泥沙数据以及历史大断面数据，进行回归建模确定泥沙采样位置。
20、进一步的，每个微单元回波强度通过以下方式得到：依据h-adcp声束中心与同人工测沙断面线的位置关系采用距离加权平均的方法计算波束1与波束2的平均回波强度。
21、进一步的，所述平均回波强度通过以下方式计算：
22、a、当d1、d2<d时
23、；
24、b、当d<=(d1、d2)<2d时
25、；
26、c、当d1>2d时
27、；
28、d、当d2>2d时
29、；
30、式中的 e表示平均回波强度； d表示在 h位置处波束1到波束2的距离； d1表示在 h位置处波束1到测沙断面线距离； d2表示在 h位置处波束2到测沙断面线距离； b1表示在 h位置处波束1的回波强度； b2表示在 h位置处波束2的回波强度；， h表示h-adcp有效测量距离。
31、进一步的，所述步骤3中标准泥沙数据采用定点采样烘干分析法获得。
32、进一步的，所述拟合因子通过现场泥沙浓度与回波强度的回归分析进行标定。
33、本专利技术的有益效果为：
34、本专利技术基于h-adcp的回波强度，将其结合标准泥沙数据建立模型，从而实现悬移质泥沙的在线测量，误差小，精度高，实现了与水流速度的同步监测，并可实现泥沙通量的计算，提高悬移质泥沙监测水平，扩展泥沙测量区域。
35、本专利技术通过声波的散射强度实现剖面泥沙含量的实测，与传统方法的点含沙量测量有着本质区别，提高了测量精度。
36、本专利技术提供的泥沙测量方法对测量环境无扰动，不改变水流流场结构，实现水流原状监测。
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1.一种基于H-ADCP的在线悬移质泥沙测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于H-ADCP的在线悬移质泥沙测量方法，其特征在于，所述步骤2具体包括如下过程：根据H-ADCP安装的位置与人工取沙大断面的位置、历史泥沙数据以及历史大断面数据，进行回归建模确定泥沙采样位置。
3.根据权利要求1所述的基于H-ADCP的在线悬移质泥沙测量方法，其特征在于，每个微单元回波强度通过以下方式得到：依据H-ADCP声束中心与同人工测沙断面线的位置关系采用距离加权平均的方法计算波束1与波束2的平均回波强度。
4.根据权利要求3所述的基于H-ADCP的在线悬移质泥沙测量方法，其特征在于，所述平均回波强度通过以下方式计算：
5.根据权利要求1所述的基于H-ADCP的在线悬移质泥沙测量方法，其特征在于，所述步骤3中标准泥沙数据采用定点采样烘干分析法获得。
6.根据权利要求1所述的基于H-ADCP的在线悬移质泥沙测量方法，其特征在于，所述拟合因子通过现场泥沙浓度与回波强度的回归分析进行标定。
【技术特征摘要】
1.一种基于h-adcp的在线悬移质泥沙测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于h-adcp的在线悬移质泥沙测量方法，其特征在于，所述步骤2具体包括如下过程：根据h-adcp安装的位置与人工取沙大断面的位置、历史泥沙数据以及历史大断面数据，进行回归建模确定泥沙采样位置。
3.根据权利要求1所述的基于h-adcp的在线悬移质泥沙测量方法，其特征在于，每个微单元回波强度通过以下方式得到：依据h-adcp声束中心与同人工测沙断面线的位...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩继伟，刘九夫，张利茹，房灵常，方益铭，王岑晔，陈婉莹，陶然，隆威，王文种，智永明，褚泽帆，王猛，张梦如，
申请(专利权)人：水利部南京水利水文自动化研究所，
类型：发明
国别省市：
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