[發(fā)明專利]一種泥沙群體沉速的測量方法及測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310499361.0
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN103529237A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳啟剛;李文杰;李丹勛;鐘強(qiáng);王興奎
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01P5/00
• 分類號: G01P5/00;G01N15/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種泥沙群體沉速測量方法采用的測量裝置，其特征在于，該裝置包括沉降筒、多個測壓設(shè)備和計算機(jī)三部分；沉降筒為垂直放置的任意截面形狀的柱狀容器，邊壁沿垂向均勻布置多個測壓孔，測壓孔的個數(shù)不少于3個；測壓設(shè)備垂直安裝在測壓孔中，并與邊壁密封，測壓設(shè)備的感壓元件的中心與測壓孔中心齊平；各測壓設(shè)備與計算機(jī)相連，在計算機(jī)的控制下同步測量壓強(qiáng)，并將測量結(jié)果實時傳回計算機(jī)進(jìn)行分析和存儲。

2.如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于，所述測壓設(shè)備為渾水壓強(qiáng)測量儀器。

3.如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于，所述柱狀容器，高度不小于1m，所述測壓孔的個數(shù)不少于3個。

4.一種采用如權(quán)利要求1所述測量裝置的泥沙群體沉速測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）將待測沙漿盛入沉降筒，靜置沙漿待液面恢復(fù)平靜后，通過計算機(jī)開啟各測壓設(shè)備開始按設(shè)定的頻率同步測量渾水壓強(qiáng)，各測壓設(shè)備將實時測量的壓強(qiáng)傳回計算機(jī)；

2）根據(jù)各測壓設(shè)備測量的壓強(qiáng)計算沙漿在任意時刻t的平均含沙量：設(shè)測壓設(shè)備的個數(shù)為N，各測壓設(shè)備2及所在的水平面分別編號為n（n=1,2,…N）,水平面n距離沙漿液面的高差為H_n(n=1,2,…N)，測壓設(shè)備n在任意時刻t的壓強(qiáng)讀數(shù)為P_n(t)(n=1,2,…N)，各測壓設(shè)備測量壓強(qiáng)的頻率為f＝1/Δt，其中Δt為測壓時間間隔；根據(jù)靜水壓強(qiáng)的定義，水平面n與液面之間的沙漿在任意時刻t的體積平均容重為：

γn‾(t)=Pn(t)Hn,(n=1,2,...N)---(1)]]>

根據(jù)質(zhì)量含沙量的定義，水平面n與液面之間的沙漿的平均含沙量與體積平均容重之間滿足如下關(guān)系：

Sn‾(t)=γsγn‾(t)-γγs-γ,(n=1,2,...N)---(2)]]>

式中γ_s為待測泥沙的干容重，γ為水的容重；

3）根據(jù)式（2）求得所有水平面與液面之間的沙漿的平均含沙量，得到水平面n與水平面n-1之間的沙漿在時刻t的平均含沙量為：

Sn-1,n‾(t)=HnSn‾(t)-Hn-1Sn-1‾(t)Hn-Hn-1,(n=1,2,...N)---(3)]]>

將取為與液面高差為(H_n+H_n-1)/2的平面處的含沙量，插值得到水平面n處的含沙量S_n(t)；

Sn(t)=Sn-1,n‾(t)+Sn,n+1‾(t)2,(n=1,2,...N)---(4)]]>

4）根據(jù)輸沙率的定義，時刻t-Δt至t+Δt之間通過水平面n的泥沙量除以沉降筒截面面積A及時間即為輸沙率g_n(t)，計算如下：

gn(t)=(Sn‾(t+Δt)-Sn‾(t-Δt))HnA2AΔt,(n=1,2,...N)---(5)]]>

將g_n(t)取為水平面n在時刻t的瞬時輸沙率；

5）根據(jù)式（4）和式（5）得到任意時刻t距液面高差為H_n處的泥沙的群體沉降速度ω_n(t)為：

ωn(t)=gn(t)Sn(t),(n=1,2,...N)---(6).]]>