Measuring device and method of the invention discloses a non-contact bedload transport rate, the measuring device is composed of triangular bedload collecting device, leveling device and control system of three parts, non contact measurement using the device through the laser probe measurement of triangular groove bottom elevation changes through the control and analysis system analysis of the change of the bed height, get the bedload transport rate. In this device, the invention provides methods of measuring transport rate of bedload, the calculation method of groove sedimentation volume according to the triangle groove elevation measurement before and after the two time, and take on the quality of sediment dry density by bedload. By dividing the mass of the deposited sediment by the time interval of the two measurements, the bedload transport rate at a given time can be obtained. The device and measurement method have realized the real-time and continuous measurement of bedload transport rate, and measured the sediment transport rate at any point in the study area.
【技术实现步骤摘要】
一种非接触式推移质输沙率的测量装置及测量方法
本专利技术涉及一种非接触式推移质输沙率的测量装置及测量方法,属于河流动力学中的输沙
技术介绍
推移质输沙率是指单位时间内通过测验断面的推移质泥沙质量,它是河流动力学研究的一个关键问题。在理论上,它是研究推移质运动和河床冲淤规律的理论基础;在实践中它也是解决河床演变计算、物理模型试验以及数学模拟计算不可缺少的工具。国内外有许多学者对推移质进行了研究,关于推移质输沙率公式较多,但公认的精度较高的输沙率公式还未得到普遍接受。主要原因有两方面,一方面,对推移质运动过程并不清晰,另一方面,局限于当前推移质的测量手段,尚无较为准确的推移质实测资料,导致推移质输沙率公式中的参数并不适用于天然河道,因此,给实际应用带来了巨大的困难。推移质取样方法是推移质测量的重要方法,它将取样器直接放置在河底采集推移质,通过称重得到推移质的输沙率。推移质取样器的形式有许多,主要有开敞式、网式和匣式等,目前我国采用较多的是匣式。也有利用放射性标志法观测卵石运动,用放射性吸收法观测沙浪运动,进而得到天然河道推移质输沙率。在实验室中,多采用在断面上挖一条深槽,测量推移质装满深槽的时间,其主要特点是每隔一段时间后停水,取出深槽中的泥沙测量质量,这种方法不能连续测量推移质的输沙率。近年来,有学者对推移质输沙测量装置进行了改进,在深槽的下方增加了盛沙装置,盛沙装置的下方放置电子秤,并连接电脑,通过电脑记录不同时刻通过该断面的推移质质量,该方法实现了推移质的实时测量,但该装置由于需要在深槽的下方设置测量装置,故在垂向上需要较大的空间,尤其是在水槽 ...
【技术保护点】
一种非接触式推移质输沙率的测量装置,其特征在于,该测量装置包括三角形推移质收集装置、高程测量装置和控制分析系统;其中,三角形推移质收集装置包括母槽和子槽,母槽固定于推移质输沙率测量点,子槽放置于母槽内;母槽的横截面为梯形,且梯形的上底比下底长,母槽的上下面均为敞开式;子槽的横截面为三角形,子槽向上的一面与母槽的上下面平行,且为敞开式;子槽放置于母槽内时,子槽的向上的一面低于母槽的上面;高程测量装置包括马达、螺杆和激光测距探头,激光测距探头设置于螺杆上,且激光测距探头对准子槽横截面顶点,螺杆与马达相连,螺杆固定于三角形推移质收集装置上方,激光测距探头与控制分析系统相连,控制分析系统通过马达控制螺杆转动,螺杆转动带动激光测距探头沿垂直水流方向从河流一岸向另一岸运动。
【技术特征摘要】
1.一种非接触式推移质输沙率的测量装置,其特征在于,该测量装置包括三角形推移质收集装置、高程测量装置和控制分析系统;其中,三角形推移质收集装置包括母槽和子槽,母槽固定于推移质输沙率测量点,子槽放置于母槽内;母槽的横截面为梯形,且梯形的上底比下底长,母槽的上下面均为敞开式;子槽的横截面为三角形,子槽向上的一面与母槽的上下面平行,且为敞开式;子槽放置于母槽内时,子槽的向上的一面低于母槽的上面;高程测量装置包括马达、螺杆和激光测距探头,激光测距探头设置于螺杆上,且激光测距探头对准子槽横截面顶点,螺杆与马达相连,螺杆固定于三角形推移质收集装置上方,激光测距探头与控制分析系统相连,控制分析系统通过马达控制螺杆转动,螺杆转动带动激光测距探头沿垂直水流方向从河流一岸向另一岸运动。2.一种非接触式推移质输沙率的测量方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,采样推移质输沙率测量点区域的泥沙,对泥沙样品进行粒径分析,确定泥沙的级配,计算得到泥沙的平均粒径;步骤2,测量泥沙样品的干容重;步骤3,计算步骤1平均粒径泥沙对应的水下休止角,根据水下休止角确定三角形推移质收集装置的放置角度;步骤4,将三角形推移质收集装置固定在所需要测量推移质输沙率的区域;步骤5,在三角形推移质收集装置上方布置高程测量装置,用于测量三角形推移质收集装置子槽槽底的高程;步骤6,根据子槽槽底某一点前后两次测量的高程计算子槽的淤积泥沙体积,并记录前后两次测量的时间;步骤7,根据淤积泥沙体积得到淤积的泥沙质量,将淤积的泥沙质量除以前后两次测量的时间间隔得到推移质体积输沙率,将河流断面所有点的推移质体积输沙率乘以泥沙样品的干容重得到河流断面的推移质输沙率。3.根据权利要求2所述非接触式推移质输沙率的测量方法,其特征在于,步骤1所述泥沙的平均粒径的计算公式为:其中,Dp为泥沙的平均粒径,n为泥沙粒径分组的组数,dj为泥沙级配分析得到的第j组粒径,为第j组粒径所占的比例。4.根据权利要求2所述非接触式推移质输沙率的测量方法,其特征在于,步骤3所述水下休止角的计算公式为:其中,Dp为泥沙的平均粒径...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴腾,秦杰,吴玲莉,丁坚,
申请(专利权)人:河海大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。