[发明专利]一种水槽泥沙淤积过程测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于：包括：

用于测量淤积断面的淤积断面测量装置；

用于承载淤积断面测量装置的可沿水槽滑动的作业平台；

与淤积断面测量装置相连接用于将淤积断面测量装置获取的若干个测点的淤积厚度数据进行汇总分析的淤积分布合成单元；

所述淤积断面测量装置包括：

至少一个单点悬浮泥沙测量组件；

所述单点悬浮泥沙测量组件包括：

用于抵触水槽底部的单点测量杆（1）；

沿所述单点测量杆（1）滑动的活动杆（3）；

设置于所述活动杆（3）用于显示落淤厚度测量的实时显示器（5）；

固定在所述活动杆（3）用于感应淤积面的落淤面检测板（2）；

其中，所述落淤面检测板（2）设置有用于感应淤积面的压力传感器。

2.根据权利要求1所述的一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于：所述作业平台包括：

用于承载淤积断面测量装置的固定架（7）；

设置于所述固定架（7）下端，沿水槽边壁（11）滑动的平台滑轮（9）；

与所述平台滑轮（9）匹配用于滑动的皮带（10）；

用于驱动所述平台滑轮（9）的电机（6）；

与所述电机（6）以及所述实时显示器（5）相连接，用于设置作业平台测量断面位置的总控制台（12）；

其中，所述皮带（10）设置有校准所述固定架（7）水平方向的移动距离的刻度。

3.根据权利要求2所述的一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于：所述固定架（7）中设置有用于装配所述单点测量杆（1）的平台孔（8），所述平台孔（8）沿同一直线分布。

4.根据权利要求2所述的一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于：所述固定架（7）上设置有用于控制所述单点测量杆（1）活动的旋钮开关。

5.根据权利要求2所述的一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于：所述实时显示器（5）通过连接线（4）与所述总控制台（12）传输数据。

6.根据权利要求3所述的一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于： 所述平台孔（8）的孔径大于所述单点测量杆（1）的直径。

7.根据权利要求3所述的一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于：所述固定架（7）为长方体结构，其长度为水槽的水面宽度的1.2倍，所述平台滑轮（9）分为两组，分别设置在相对称的两个水槽边壁（11）上，每组平台滑轮（9）分别设置有两个滑轮；相邻两个所述平台孔（8）之间间距为整个所述固定架（7）长度的1/10,且位于纵向水平线的中点位置，所述平台孔（8）的孔径为所述单点测量杆（1）外径的1.1-1.3倍之间，使用时多个所述单点测量杆（1）的长度均相同，长度为水槽深度的1.5-1.8倍，且所述单点测量杆（1）穿过所述平台孔（8）后突出部分的长度为整体长度的2/5。

8.根据权利要求1所述的一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于：所述单点测量杆（1）为钢针。

9.根据权利要求1所述的一种水槽泥沙淤积过程测量系统，其特征在于：所述淤积分布合成单元包括：

用于设置断面上各个测点之间间距的测点间距模块；

用于设置每个断面之间间距的断面间距模块；

用于设置所测量断面编号的断面编号模块；

用于根据所述断面编号模块的汇总数据得到淤积分布图的淤积分布模块。

10.一种应用于权利要求1所述水槽泥沙淤积过程测量系统的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

初始状态下，将单点测量杆（1）全部提高至水面之上，关闭平台孔（8）内旋钮开关，将作业平台移动至需要测量的断面位置，平台孔（8）内旋钮开关打开，单点测量杆（1）直插入淤积泥面中使其底端接触到水槽底部，旋钮开关关闭固定单点测量杆（1），落淤面检测板（2）、活动杆（3）的位置高于淤积泥沙面；设置测量断面之间间隔为L，启动测量，落淤面检测板（2）、活动杆（3）一起自动缓慢下沉，压力传感器传递的压强P一直在变化，当落淤面检测板（2）接触到泥沙淤积面后，检测到压强P5kPa时停止下沉，此时落淤面检测板（2）距单点测量杆（1）末端的距离即为该点在该时刻的淤积厚度，该距离显示在实时显示器（5）中，同时通过连接线（4）记录于总控制台（12）中；

读取该断面所有测点的多个数据，绘制出该断面的淤积形态，通过断面差值可获得该测量断面在该时刻的淤积分布；再将平台孔（8）内旋钮开关打开，将单点测量杆（1）提起至水面以上，关闭平台孔（8），将作业平台移至下个断面重复断面测量步骤；

测量多个断面进行平面差值，获得水槽在该时刻整体的三维淤积分布图像，合成研究区域该时刻的淤积分布图；

每隔时间，对该淤积区域进行一次测量，获得在一定边界条件下，该区域内每一个测点、每一个断面以及整体区域随时间变化泥沙淤积过程的数据；

对于每一个测点，计算得到该点的淤积速率随时间的变化规律：,其中：，为单个测点时间内所测淤积厚度；通过前后两次所测得差值计算得到，为每两次测量的时间间隔，为单个测点在时间间隔内的淤积厚度，为单个测点的淤积速率，对应求得每个断面的淤积速率随时间变化的规律：,其中：为时间内测量断面上各测点的平均淤积厚度，表示测量断面的各测点随着时间变化的平均变化率，即断面的平均淤积速度；为断面所有测点在时间内的平均淤积厚度，为断面所有测点在时间内的淤积厚度的总和，为测量断面的测点个数，故断面的平均淤积速率可通过断面所有测点在时间内的平均淤积厚度除以计算得到；

测量区域的平均淤积速率通过区域内所有测点在时间内的平均淤积厚度除以计算得到：,其中：为时间内测量区域内各测点的平均淤积厚度，表示整体区域的测点随着时间变化的平均变化率，即整体区域的平均淤积速度；

为测量区域内所有测点在时间内的淤积厚度的总和，为测量区域内所有测点在时间内的平均淤积厚度，为测量区域的测点个数；

当区域内每一个测点在时间内的淤泥厚度差值均小于0.002m时，则该区域内泥沙已经达到冲淤平衡，泥沙淤积过程结束，终止测量过程，获得时间序列的多次测量结果数据。