【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种浅水湖泊中下层湖流原位观测装置及方法，属于水下作业设备，尤其是湖泊勘测的。
技术介绍
1、浅水湖泊中，由于水深较小，湖泊一遇到风浪，湖底泥沙便有可能发生紊动。而风并不是直接影响到湖底泥沙，浅水湖泊湖流运动存在垂向分层，风通过作用浅水湖泊表面产生了波浪，再由表层波浪带动湖泊中下层湖流运动，最终使得湖底层泥沙发生再悬浮的现象，从而造成局部区域浊度上升。这种由泥水界面的中下层湖流运动与泥沙的再悬浮过程，对于分析研究湖泊底泥与水体之间的物质交换和能量流动至关重要，因此该区域的湖流数据极其重要。
2、目前国内开展湖流观测，一般均采用坐底式或走航式方法，坐底式即将adcp安装在湖底，观测湖流测速仪头部以上的垂向分层流速；走航式即将adcp安装在船底，由船的运动带动adcp的观测。坐底式由于湖流测速仪垂向尺寸较大，并且通过坐底式安装方法会产生装置与水底的一个较大的盲区，两者之和便是坐底式安装所存在的数据盲区，该盲区会对所得的湖流数据产生缺陷，尤其是泥水界面处湖流数据的损失；走航式情况下由于水流状态复杂多变，流速的急缓、水深的深浅、水底的形态等，都可能影响adcp的测量精度，此外，天气条件如大风、暴雨等也可能对adcp的测量造成干扰，且走航式一般无法实现长期的观测。
3、需要注意的是adcp测量过程中，一个完整的adcp测量过程需要持续数分钟至数小时不等，具体取决于测量环境的复杂性、所需的数据精度以及预设的测量深度范围，因此在测量过程中保持adcp静止非常重要。在走航式调查中由于波浪和湍流水面造成的船只
4、为解决以上问题，本专利技术公开了一种浅水湖泊中下层湖流原位观测装置及方法，可以精准观测浅水湖泊中下层尤其是泥水界面处的湖流运动结构，为中下层泥沙运动分析提供基础支撑，且可以实现长期稳定的湖流监测。
技术实现思路
1、为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种浅水湖泊中下层湖流原位观测装置及方法，其具体技术方案如下：
2、一种浅水湖泊中下层湖流原位观测装置，包括平台、自助升降系统、太阳能供电系统、水位自助升降反馈系统，
3、所述平台包括水平板以及设置在水平板下方的若干根立柱，使用时，立柱站立在湖底底泥上，水平板位于水面上；
4、所述太阳能供电系统设置在平台上，用于给自助升降系统和水位自助升降反馈系统供电；
5、所述自助升降系统包括设置在平台上的电动升降机以及设置在平台下方的导轨，导轨下端设置有adcp主体，导轨与电动升降机驱动连接，电动升降机驱动导轨上下垂直移动；
6、所述水位自助升降反馈系统包括水位采集箱、浮球开关和限制浮球开关移动路径的设置架，所述浮球开关始终漂浮在水面上，且能够将水面位置信息反馈给水位采集箱，水位采集箱根据水面位置信息来实时控制电动升降机的驱动行程。
7、进一步的，所述水平板为矩形板，立柱有四根，分别设置在矩形板的四个拐角附近，所述立柱还设置有连接架，连接架顺次连接所有的立柱。
8、进一步的，所述太阳能供电系统包括太阳能主板、导线和电池组，所述太阳能主板通过连接件倾斜安装在平台之上；所述电池组通过电源线将电源传递给电动升降机和水位采集箱。
9、进一步的，所述导轨有两根，所述水平板中心开始有用于导轨通过的孔，所述导轨底部设置有adcp支架，所述adcp主体置于adcp支架内，且adcp主体的探头从adcp支架底部中心的探测孔中伸出，朝向水下，adcp支架底部还开设有入水口。
10、进一步的，所述导轨靠近顶部的位置设置成齿条形状，电动升降机的驱动轴固定套设齿轮，齿条与齿轮啮合，且齿条和齿轮均设置在齿轮箱中。
11、进一步的，所述设置架固定在一根立柱外侧，设置架内纵向开设有限位槽，限位槽上下两端为盲端，限位槽内设置有可沿其上下移动的限位块，限位块一端伸出，与浮球开关连接。
12、进一步的，其中一根所述立柱的外侧还固定设置有梯子，所述水平板四周设置有围栏。
13、基于上述的浅水湖泊中下层湖流原位观测装置的浅水湖泊中下层湖流原位观测方法，包括以下步骤：
14、步骤（1）安装如权利要求1-7所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测装置，将四根立柱站立在湖泊底泥上，水平板位于水面上；
15、步骤（2）设置架的底部位于水面下，顶部位于水面上，将与浮球开关连接的限位块安装在设置架中的限位槽内，浮球开关通过限位块能够沿着限位槽自由移动，且浮球开关一直漂浮于水面；
16、步骤（3）确定初始水位的方法为：浮球开关与水位采集箱通讯连接，在浮球开关工作的过程中，水面一直处于波动状态，浮球开关随着水面波动，上下漂浮，位置高度处于波动中，水位采集箱以5-20秒的时间长度间隔采集浮球开关的位置数据，启动时，取前10-50次的位置数据计算其平均值，作为初始水位；当湖泊液位上升时，浮球也随之上升；当湖泊液位下降时，浮球则下降；当浮球上升或下降时，浮球开关会发送一个电信号到水位采集箱中，由此水位采集箱中获得了一个水位值；
17、步骤（4）将水位采集箱中获得的水位数据经过处理通过电线传递给同平台上的电动升降机，电动升降机接收到了初始水位数据，然后通过电动升降机来带动在设备支架中的adcp主体保持在水面以下约40cm处（可根据adcp尺寸调整深度），以此完成对adcp主体的初始监测位置安置；
18、步骤（5）保持adcp主体静置，adcp启动后，adcp向水体中发射声波脉冲，这些声波脉冲在传播过程中与水中的泥沙颗粒、浮游生物等散射体发生相互作用，当散射体随水流移动时，会反射回声波信号，adcp通过接收并测量这些反射回的声波信号，adcp计算出散射体的流速流向，从而完成测试；
19、步骤（6）水位一旦发生变动，浮球开关会随着水位发生变动，变动的水位数据传递给水位收集箱，再经过处理传递给电动升降机，电动升降机通过导轨进行随水位变化的升降，使得adcp随着水位变动，始终保持在水面约40cm以下左右的深度，由此完成对湖流的稳定观测。
20、进一步的，所述步骤（6）确定水位变动的方法为：初始水位确定后，水位采集箱依旧以5-20秒的时间长度间隔采集浮球开关的位置数据，计算每10-50次的位置数据计算其平均值，并将平均值与上一次的平均值进行比较，当邻近的两次平均值误差在±10厘米以内时，不做处理，当超出10厘米时，电动升降机工作，将adcp主体调整到新的水位高度。
21、进一步的，在洪水期或调水期，由于水流的条件和水位的差异，测量的目的有所不同，在洪水期中，由于水位上涨迅速，流速变化大，野外环境恶劣，通过所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测装置掌握湖泊流速变化；
22、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种浅水湖泊中下层湖流原位观测装置，其特征在于，包括平台、自助升降系统、太阳能供电系统、水位自助升降反馈系统，
2.根据权利要求1所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测装置，其特征在于，所述水平板为矩形板，立柱有四根，分别设置在矩形板的四个拐角附近，所述立柱还设置有连接架，连接架顺次连接所有的立柱。
3.根据权利要求1所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测装置，其特征在于，所述太阳能供电系统包括太阳能主板、导线和电池组，所述太阳能主板通过连接件倾斜安装在平台之上；所述电池组通过电源线将电源传递给电动升降机和水位采集箱。
4.根据权利要求1所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测装置，其特征在于，所述导轨有两根，所述水平板中心开始有用于导轨通过的孔，所述导轨底部设置有ADCP支架，所述ADCP主体置于ADCP支架内，且ADCP主体的探头从ADCP支架底部中心的探测孔中伸出，朝向水下，ADCP支架底部还开设有入水口。
5.根据权利要求1所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测装置，其特征在于，所述导轨靠近顶部的位置设置成齿条形状，电动升降机的驱动轴固定套设齿轮
6.根据权利要求1所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测装置，其特征在于，所述设置架固定在一根立柱外侧，设置架内纵向开设有限位槽，限位槽上下两端为盲端，限位槽内设置有可沿其上下移动的限位块，限位块一端伸出，与浮球开关连接。
7.根据权利要求1所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测装置，其特征在于，其中一根所述立柱的外侧还固定设置有梯子，所述水平板四周设置有围栏。
8.基于权利要求1-7所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测装置的浅水湖泊中下层湖流原位观测方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测方法，其特征在于，所述步骤（6）确定水位变动的方法为：初始水位确定后，水位采集箱依旧以5-20秒的时间长度间隔采集浮球开关的位置数据，计算每10-50次的位置数据计算其平均值，并将平均值与上一次的平均值进行比较，当邻近的两次平均值误差在±10厘米以内时，不做处理，当超出10厘米时，电动升降机工作，将ADCP主体调整到新的水位高度。
10.根据权利要求9所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测方法，其特征在于，在洪水期或调水期，由于水流的条件和水位的差异，测量的目的有所不同，在洪水期中，由于水位上涨迅速，流速变化大，野外环境恶劣，通过所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测装置掌握湖泊流速变化；
...【技术特征摘要】
1.一种浅水湖泊中下层湖流原位观测装置，其特征在于，包括平台、自助升降系统、太阳能供电系统、水位自助升降反馈系统，
2.根据权利要求1所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测装置，其特征在于，所述水平板为矩形板，立柱有四根，分别设置在矩形板的四个拐角附近，所述立柱还设置有连接架，连接架顺次连接所有的立柱。
3.根据权利要求1所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测装置，其特征在于，所述太阳能供电系统包括太阳能主板、导线和电池组，所述太阳能主板通过连接件倾斜安装在平台之上；所述电池组通过电源线将电源传递给电动升降机和水位采集箱。
4.根据权利要求1所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测装置，其特征在于，所述导轨有两根，所述水平板中心开始有用于导轨通过的孔，所述导轨底部设置有adcp支架，所述adcp主体置于adcp支架内，且adcp主体的探头从adcp支架底部中心的探测孔中伸出，朝向水下，adcp支架底部还开设有入水口。
5.根据权利要求1所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测装置，其特征在于，所述导轨靠近顶部的位置设置成齿条形状，电动升降机的驱动轴固定套设齿轮，齿条与齿轮啮合，且齿条和齿轮均设置在齿轮箱中。
6.根据权利要求1所述的浅水湖泊中下层湖流原位观测...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴东浩，盛明，詹浩东，沈爱春，石亚东，李涛，邹乐，袁林，
申请(专利权)人：太湖流域水文水资源监测中心太湖流域水环境监测中心，
类型：发明
国别省市：
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