[發明專利]一種用于水電站壩下河道流場的監測裝置

在審

• 申請號: 201811468950.1
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109297471A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 陸穎;蔣永健;何大明;王海龍;袁旭;羅賢
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00;G01D21/02;G08C17/02;H02J7/35
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 李海燕

本申請公開了一種用于水電站壩下河道流場的監測裝置，包括水上承載組件和連接在所述水上承載組件上的多個水下監測組件；所述水上承載組件包括能源機構和與所述能源機構電連接的轉動機構、驅動機構；所述水下監測組件包括豎直的滑動軌道和設置在所述滑動軌道上的傳感機構，多個所述水下監測組件上的傳感機構在對應的滑動軌道上高度不一；所述滑動軌道與所述轉動機構傳動連接，所述轉動機構能夠驅動所述滑動軌道轉動帶動所述傳感組件水平轉動；所述驅動機構能夠驅動所述水上承載組件在水面上移動。本申請的一個技術效果在于，本申請能夠對水下信息多點、不同高度測量，改變以往裝置只能進行單點測量的弊端。

技術領域

本申請屬于水動力學技術領域，具體地說，涉及一種用于水電站壩下河道流場的監測裝置。

背景技術

水電站是利用可再生資源，生產清潔能源的重要基礎設施，水力發電是我國大力發展的能源支柱。2003年國際大壩委員會統計資料表明，全球大壩總數近49697座，中國約占52％,排名第一。2013年，全國發電設備容量達到124738萬kW，較2012年裝機增長8.77％，在社會經濟發展的需求下,中國正進入水電大壩建設的快速發展時期。然而，水電開發也引起了一些生態和環境問題。水利水電工程通常會改變天然河流形態，使河流形成“湖-庫”生態系統，引起水文、水環境變化，導致魚類以及其它野生生物數量和生境減少等生態與環境問題，形成屏障效應、截留效應及累積效應，影響流域和區域的可持續發展。大壩產生一系列生態與環境問題,主要集中在對水資源損耗、水生生物生境變化、泥沙變化等方面。其中，大壩泄水造成的影響備受關注，但受限于流場觀測手段的低效和匱乏，嚴重制約了探索緩解水電負面影響控制措施的提出。水電站泄水使下游河道水下流場分布復雜，對壩下水環境及生態、水生生物、水工建筑物、河床及河道邊坡產生影響。具體表現為：流場分布影響營養物、污染物運輸及分布；水生生物對水流流速及流向變化敏感，流場分布造成水溫差異干擾魚類洄游及產卵；復雜流場分布對水工建筑物、河床及河道邊坡產生沖刷，危及水中建筑物及河道邊坡安全，造成經濟損失；目前流場監測裝置局限于單點流速監測，尚不能展開連續監測，無法獲取大范圍流場信息，難以偵測不同水層流速及流向差異，缺少一種大范圍、壩下河道三維流場監測的裝置和手段。因此，亟需一種能夠進行水電站壩下河道連續面域流場監測系統，用以監測不同水深水流流速及流向數據，從而為水環境分析、魚類及水中建筑物保護提供科學依據。

目前，業內常用現有技術有：

長江水利委員會長江科學院公開的“一種具備監測單向水流流速的裝置申請號(201720641440.4)”，其基本原理是運用水流流速與旋漿轉動速率的關系監測水流流速，設置有紅外發射器和紅外接收器，實現了異地水流數據采集。但只能監測某一方向上水流流速，當水流流向改變時，無法及時調整測速儀，造成監測結果不精確。

李兆杰等提出的“一種懸桿式測流速裝置裝置(公開號CN203587612U)”，利用滑輪組組成的升降裝置帶動流速儀上下移動，并通過顯示屏將所測結果顯示，但只能定點監測流速，無法開展深水區域流場同時檢測。

趙杰等提出的“一種自動尋找水流方向的河渠水流流速測量儀(申請號201510086085.4)”，運用流速傳感器、轉軸及流速測算系統監測流速，解決了現有技術中的河渠水流流速測量儀在使用時，由各種原因引起的流速傳感器與水流方向不一致，致使測量出現誤差的問題。但是該裝置適用范圍有限，且只能監測水體表層流速，難以實現對水體三維流場的監測。

河海大學公開的“一種倒置多普勒流速儀探頭測量水體表面流速的測量裝置(公開號CN108196086A)”，將每個感光板網格接收的光強信息傳遞給控制器，控制器內設有脈沖發生裝置,通過脈沖兩個時間隔點的脈沖信號計算某一點流速，能在測量的同時顯示結果，提高測量效率。但局限于其工作原理，僅可觀測水體表層較淺流場，難以監測較深水體不同水層流場同時監測。

發明內容

本申請的一個目的是提供一種用于水電站壩下河道流場的監測裝置的技術方案。