[發明專利]一種大型深水庫中溫度-泥沙耦合異重流監測裝置和方法

有效

• 申請號: 201810273397.X
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108303235B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 秦蕾蕾;於三大;董先勇;彭萬兵;權錄年;包波;杜澤東
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司;中國三峽建設管理有限公司;長江水利委員會水文局長江上游水文水資源勘測局
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01K13/02
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 李登橋

1.大型深水庫中溫度-泥沙耦合異重流監測方法，其特征在于：所述一種大型深水庫中溫度-泥沙耦合異重流監測裝置包括用于采集和監測泥沙的定點泥沙監測裝置（1）、用于采集和監測水溫的定點水溫監測裝置（2）和能夠進行移動監測的移動監測裝置（3）；

所述定點泥沙監測裝置（1）包括主纜道（101）和副纜道（102），在所述主纜道（101）和副纜道（102）之間懸掛有懸索（103），在懸索（103）的末端安裝有鉛魚（104），所述鉛魚（104）上安裝有懸移質采樣器（105），所述主纜道（101）和副纜道（102）的兩端分別支撐安裝在對稱布置的主纜道排架（106）和副纜道排架（107）上，所述主纜道排架（106）和副纜道排架（107）固定安裝在岸邊的鉛魚臺（108）上，所述鉛魚臺（108）的側面設置有站房（109），所述懸索（103）的頂部通過行車（110）與主纜道（101）和副纜道（102）構成滑動配合連接，并驅動其沿纜道行走；

所述定點水溫監測裝置（2）包括水位自記井（201），所述水位自記井（201）內部設置有鋼索（202），所述鋼索（202）的另一端與浮在水面的漂浮球（203）相連，所述漂浮球（203）的底部用連接索懸掛有溫度探頭（204），所述溫度探頭（204）的外部安裝有保護套，所述鋼索（202）上滑動連接有滑動重物（205）；

所述移動監測裝置（3）包括水文測船（301），所述水文測船（301）的頂部側面固定安裝有懸臂架（302），所述懸臂架（302）上支撐安裝有懸臂架懸索（303），所述懸臂架懸索（303）的一端與水文鉛魚拖動機構（305）相連，另一端連接有水文鉛魚（304），所述移動監測裝置（3）包括采樣測量設備，所述采樣測量設備包括水溫、濁度自記設備和瞬時式橫式“1”型采樣器；

異重流監測的方法包括以下步驟：

在庫區選取重點關注河段進行巡航，找到異重流潛入點，在庫區異重流潛入點至壩址范圍內，沿異重流的發展方向布置垂向水溫、濁度監測點；采用水文測船（301）搭載的移動監測裝置（3）進行巡測，利用GNSS確定測量船的坐標；同步進行連續測量庫區水體垂向水溫、濁度工作和垂向水體懸沙采樣工作；

所述連續測量庫區水體垂向水溫、濁度工作的方法為：在預定取樣位置采用水文鉛魚（304）搭載自記式水溫、濁度和水深記錄儀進行垂向斷面上的數據采集，垂向上放線控制在每2m布設一個采樣點，根據記錄儀的采樣時間頻率（s）和垂向采樣間距（m）計算鋼纜的放線速度；實際放線速度不大于計算放線速度；待鉛魚放到庫底后提升儀器收回；

放線速度（m/s）=垂向采樣間距（m）/采樣時間（s）；

所述垂向水體懸沙采樣工作的方法為：選取重要斷面采用懸索懸掛水文鉛魚（304）和瞬時式采樣器進行懸沙采樣，數據用于后期建立濁度和含沙量的換算的關系曲線；采樣時，采樣器口門應正對水流，在采樣點停留一定時間后關閉口門，再提升儀器收回；取樣后均分為兩份，分別用于含沙量和顆粒級配的測量；水樣的含沙量采用烘干法進行測量，顆粒級配采用馬爾文激光粒度儀進行分析；

移動監測：

在庫區異重流潛入點至壩址范圍內，沿異重流的發展方向布置垂向水溫、濁度監測點，采用水文船搭載的移動監測裝置進行巡航，利用GNSS確定測量船的坐標，同步進行連續測量庫區水體垂向水溫、濁度工作和垂向水體懸沙采樣工作；

縱斷面監測點位和橫斷面監測點位的具體監測過程為：

縱斷面監測：

在庫區異重流潛入點至壩址范圍，沿異重流發展方向布置縱斷面水樣采樣監測點，每6km布設一條垂線共計36條垂線；

橫斷面監測：

自潛入點上游5km至壩前范圍，在固定斷面的布設基礎上，每隔2~5km布設一斷面共13斷面，每斷面2線11點，取樣進行水樣含沙量和顆粒級配分析；

垂向數據采集和水樣采集方法同縱斷面監測方法。

2.根據權利要求1所述大型深水庫中溫度-泥沙耦合異重流監測方法，其特征在于，所述垂向水體懸沙采樣點的分布為：水面為0、相對水深的0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0為河底。

3.根據權利要求1所述大型深水庫中溫度-泥沙耦合異重流監測方法，其特征在于，入庫和出庫河段采用定點監測河道的含沙量和水溫，監測頻次為每兩小時一次，含沙量大時加密測量。