[发明专利]河床冲刷深度实时监测系统及监测方法

说明书

本发明公开了一种河床冲刷深度实时监测系统，包括河床，河床及其两岸围成河道，河道上方具有固定结构，固定结构向下连接有若干红色的连接丝，各连接丝均沿竖向方向设置；连接丝采用碳纤维丝，各连接丝的下端均固定连接有浮球，浮球的密度小于等于0.2克/立方厘米；各浮球分别预埋在河床内的预定深度；各连接丝顶部分别连接有指示牌，指示牌用于指示相应浮球的预埋深度。本发明避免了重力探杆因阻挡水流而带来的偏差，也避免了声纳系统的高昂成本以及无法直接观察等缺陷。本发明利用浮力原理，实现在结果准确的同时能够使工作人员方便而直观地看到河床冲刷的变化情况，同时工作人员也可在显示屏上观察并随时查看记录的河床冲刷情况。

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及河床冲刷深度监测技术。

背景技术

河床冲刷实验是常见的河工模型实验，在水利相关的研究中，常常需要进行河床冲刷实验，通过河床冲刷实验为预测在某一水流条件（包括河流形态、水文泥沙、河床特点、水量水速等等）下河床的发展趋势提供依据。

河床冲刷实验中，需要对河床冲刷深度进行实时监测。在现实中的某些河段，也需要对河床深度进行实时监测。无论是在实验室，还是在现实河流中，都存在不容易实时准确地监测河床深度的问题。

现有的研究中，有人提出重力式河床深度监测方法，在护管或护套内设置探杆，探杆底端设置底板，底板支撑在河床上，护管或护套保护探杆免受水流冲击。河床冲刷较深、河床变低时，探杆也会下沉。通过观察探杆的下沉量，可以得到河床的冲刷深度。但这种方式，由于护管或护套会对探杆处的水流产生较大的阻挡作用，因此该处河床冲刷的实际状况与自然条件下冲刷的状况有所偏差。

也有人提出使用声纳技术利用超声波实时探测河床深度的方案。声纳系统价格高昂，并且在混浊的水流中声波会产生折射、散射、反射和干涉等现象，会产生声线弯曲、信号起伏和信号畸变，影响探测精度。河床冲刷实验中，不可避免会出现水流混浊的现象。声纳技术的另一缺陷是，不能像探杆一样使工作人员能够直观地观察到河床冲刷深度的变化情况。

因此，需要提出一种新的河床冲刷技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种河床冲刷深度实时监测系统，既能够直观地观察到河床冲刷深度的变化情况，又能够避免护管或护套阻挡水流导致冲刷状况出现偏差。

为实现上述目的，本发明的河床冲刷深度实时监测系统包括自然的或模拟的河床，河床上具有自然的或模拟的水流，河床及其两岸围成河道，其特征在于：河道上方具有固定结构，固定结构向下连接有若干红色的连接丝，各连接丝均沿竖向方向设置；

连接丝采用碳纤维丝，连接丝的直径小于等于0.5毫米；各连接丝的下端均固定连接有浮球，浮球的密度小于等于0.2克/立方厘米，浮球的直径为1±0.1厘米；各浮球分别预埋在河床内的预定深度，各浮球的预埋深度各不相同；

各连接丝顶部分别连接有指示牌，不同连接丝连接的指示牌的形状和颜色均不相同，各连接丝的指示牌上写有用于表明该连接丝所连接的浮球的预埋深度的数字，指示牌的形状和颜色为视觉特征，指示牌上的数字为深度特征，各指示牌分别与相应的视觉特征的深度特征一一对应。

河道上方的固定结构为固定建筑物或者两端连接在河道两岸固定物上的悬臂梁。

河道上方的固定结构上安装有移动侦测用摄像头，摄像头的摄像范围覆盖各连接丝及指示牌的初始位置以及各浮球浮起后各指示牌向下游方向移动的最远位置；

摄像头以有线或无线的方式连接有电控装置，电控装置连接有显示屏。

本发明还公开了一种使用上述河床冲刷深度实时监测系统的监测方法，按以下步骤进行：