[發明專利]徑流泥沙含量實時測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201410426952.X
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104165817A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 高金花;閆雪蓮;徐惠基;王巖;張麗君;劉明義;許曉鴻;張瑜;孫傳生
• 申請（專利權）人: 長春工程學院;吉林省水土保持科學研究院
• 主分類號: G01N5/00
• 分類號: G01N5/00
• 代理公司: 長春眾益專利商標事務所(普通合伙) 22211
• 代理人: 趙正

技術領域

本發明屬于測量技術領域，具體涉及一種測量泥沙含量的裝置，以及利用這樣裝置測量徑流總量的方法。

背景技術

目前測量徑流泥沙含量所采用方法有兩種，一種是采用直接測量法，如烘干法又稱稱重法，即取一定量的樣品，測量其原重和烘干后的重量，從而確定泥水中的含沙量，但由于烘干法需對待測樣品進行烘干，而烘干溫度一般為105°，加熱需11個小時左右，高溫與長期加熱會造成土壤中有機質被碳化，而使測量的含沙量偏小，對烘干溫度和加熱時間的要求也使得整個測量過程費時費力。在野外人們使用烘干法現場測量含沙量時所采用的酒精燃干法會使所測含沙量產生較大誤差，并且不能實現實時在線檢測。另一種方法是間接測量法，如電容法、激光法、γ射線法等，但受溫度、泥沙顆粒等影響，其測量誤差較大，尤其是在泥沙濃度很大或很小時，難于實現準確測量。本課題組曾于2011年申請過實用新型專利《泥水中泥沙含量測量裝置》（專利號為ZL201120215645.9），但在實際使用過程中發現，當渾水中的泥沙含量大于3%時，其測量精度大幅度下降，原因是：原來采用一個壓力傳感器測量液位，和一個超聲波傳感器測量液位，利用兩個液位差值計算出渾水中的泥沙含量，但是，當渾水中的泥沙太多時，泥沙覆蓋了壓力傳感器的測量面，是測量精度大幅度下降。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種徑流泥沙含量實時測量裝置。

發明同時提供了利用這種裝置的測量方法。

本發明解決的技術問題的方案是采用測量桶、稱重傳感器、放水管、電動閥、液位傳感器、控制器和處理器構成徑流泥沙含量實時測量裝置，測量桶通過下支架放置在稱重傳感器上，放水管連接測量桶底部，電動閥安裝在放水管上，測量桶上沿固定有上支架，液位傳感器通過上支架安裝在測量桶上方，液位傳感器的濾波管在測量桶內，控制器分別連接稱重傳感器、電動閥和液位傳感器，處理器連接控制器。測量桶上方有將渾水匯集并注入測量桶內的水槽。

在測量桶上沿有一圈外翻邊，這樣能夠能將地保持測量桶盛水后不產生形變。

本發明通過以下步驟完成徑流泥沙含量的測量：

1、通過控制器設定測量桶內的最高水位????????????????????????????????????????????????，最低水位，設定電動閥開閥時間，關閥時間；測量出測量桶的桶底面積為，水槽至測量桶的桶底的高度；

2、通過水槽將匯集的渾水連續導入測量桶內，通過液位傳感器實時測量桶內水位高度，通過稱重傳感器實時測量桶內水的重量，并且將得到的數值通過控制器傳送至處理器；

3、當水位上升至最高水位時，控制器指令電動閥打開，測量桶內的水通過放水管排出，當水位降低至最低水位時，控制器指令電動閥關閉；

4、處理器對獲得和設定的參數進行處理，得到桶中徑流泥沙的重量為：

：測定桶中徑流泥沙的重量（Kg）

：當前桶中的有效渾水測量重量（Kg）

桶的底面積為，由液位傳感器實時測出的桶中的渾水水位，由稱重傳感器測出渾水的重量，渾水中泥沙的比重為，清水的比重為，C為水中空氣含量，其中、、C均可通過現有技術測定；

及實測過程中總的徑流量?為：

：設定的桶內最高水位高度；

????：設定的桶內最低水位高度；

即在實測過程中、，當達到的上下限值時，裝置下部的電動閥自動開關；

????：流入實測桶中水量所用的時間,?計算機處理器自動記錄；

：放水次數，計算機處理器自動記錄；

：開閥時間，指從電動閥開始啟動至完全開啟所需時間，計算機自動記錄；

：關閥時間，指從電動閥開始關閉至完全關閉所需時間，計算機自動記錄；

：放水時間，指從電動閥完全開啟放水至電動閥開始關閉結束放水所需時間，計算機處理器自動記錄。

在實際測量時，桶中的水位達到桶底0臨界點（如圖示圓桶底部）時，桶中已經有殘留渾水重量（為固定值，人工率定，給定值），則在初步測定泥沙重量的基礎上考慮去除桶中已有殘留渾水重量情況下桶中的實際有效泥沙重量為：

：考慮去除桶中已有殘留渾水重量測定的桶中徑流泥沙的重量（Kg）；

除此之外，在實際測量時，由于有水的沖力，在計算有效泥沙重量時也應該減掉，沖力為，為當前流量，，為流入當前實測桶中水量所用的時間；為在當前實測桶中水位落差時的流速，，為渾水的密度，，為重力加速度。