[发明专利]电解质脉冲法测量水流流速和泥沙含量的方法

摘要

本发明公开了一种电解质脉冲法测量水流流速和泥沙含量的方法,以溶质运移理论、波动学、传导学为基础,结合现代数学建立并求解电解质脉冲在含沙径流中的运移模型,分析模型中水流速度和泥沙含量的特征量,并以理论依据的计算和数据存贮,制作通过水流和泥沙含量测试的计算机软件,本发明能很好地同时测量水流流速和泥沙含量,测量精度非常高,速度较快,并且简单易用。本发明可应用于各种导电性能不太好液体的流速和其中悬浮质的含量测量,测量速度范围为大于零、小于50m/s。泥沙含量测量范围为0－100%,因此也可以测量土壤、根物根系等多孔介质中水流流速和水分含量。

主权项

1.电解质脉冲法测量水流流速和泥沙含量的方法，按以下步骤进行：1)建立一维电解质脉冲传导模型泥沙输运控制微分方程为：hw∂C∂t+hwu∂C∂x=∂∂x(hwDH∂C∂x)----(1)式中：h为水流深度(m)；w为水流宽度(m)；C为水流中的泥沙含量(g/l或kg/m3)，u是水流速度；是x和t的函数；x向坡下的坐标(m)；t为时间(s)；DH为(电解质)泥沙在水中的扩散系数(m2/s)；控制条件下水流的入流量Q0为常数，即：Q0＝hwu＝常数(2)设实验条件可以进一步控制，使得：u＝常数则有：hw＝constant(3)将(3)代入(1)式得：∂C∂t+u∂C∂x=∂∂x(DH∂C∂x)----(4)问题得边界条件为：C(0，t)＝C0δ(t)(4a)C(∞，t)＝0(4b)初始条件为：c(x，0)＝0(4c)应用Laplace变换可得：C(x,t)=C0x2tπDhtexp(ux2DH)exp(-u2t4DH)exp(-x24DHt)----(5)由上式经计算机模拟就可以求得u和DH；2)泥沙含量的获得由(5)式计算的DH和已测量的泥沙含量p，用下式拟合：ρ=aexpbDH在以后的测量中，由a＝0.185，b＝1.426和DH的模拟结果就可以求出泥沙含量；3)通过以上理论依据的计算和数据存贮，制作通过水流和泥沙含量测试的计算机软件。