[發明專利]一種基于電磁感應原理測量卵石推移質輸沙率的方法

有效

• 申請號: 201910992048.8
• 申請日: 2019-10-18
• 公開（公告）號: CN110794114B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 秦杰;吳騰;馮興國;吳玲莉
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01F1/708;G01F1/56
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

1.一種基于電磁感應原理測量卵石推移質輸沙率的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，在所測量河道取樣，確定該河道的實測卵石河床泥沙組成，將泥沙分為5級，確定每級泥沙對應泥沙顆粒的百分比，每級中選擇泥沙顆粒粒徑的最大值和最小值的平均，作為該級的代表粒徑；

步驟2，對于每級泥沙，選取90顆粒徑為代表粒徑大小的泥沙顆粒，計算得到泥沙顆粒的平均質量m_j，m_j為第j級泥沙對應的泥沙顆粒的平均質量；將每級泥沙的90顆泥沙顆粒均分為第1、2、3組，則每組中共有150顆泥沙顆粒；

步驟3，將步驟2得到的每組泥沙顆粒，根據步驟1每級泥沙對應泥沙顆粒的百分比進行調配，使調配后每組中每級泥沙對應泥沙顆粒的百分比與步驟1的百分比一致，記錄每組中每級泥沙對應泥沙顆粒的數量，并按泥沙等級從小到大，對調配后的每組泥沙顆粒進行編號，則第1組編號為1～N，第2組編號為N+1～2N，第3組編號為2N+1～3N，N150，在每個編號的泥沙顆粒中放入電磁感應示蹤劑；

步驟4，在所測量河道選取河道斷面，定義人面向所測量河道下游時的左側為河道左岸，人面向所測量河道下游時的右側為河道右岸，將河道斷面等分為10段，每段中間點作為特征點，將特征點從左岸至右岸依次編號為1-10；分別在1號特征點、5號特征點和10號特征點上游疏浚長0.3m、寬0.3m、深0.2m的疏浚坑；

步驟5，將步驟3得到的第1組示蹤劑泥沙顆粒均勻鋪在1號特征點上游的疏浚坑內，將步驟3得到的第2組示蹤劑泥沙顆粒均勻鋪在5號特征點上游的疏浚坑內，將步驟3得到的第3組示蹤劑泥沙顆粒均勻鋪在10號特征點上游的疏浚坑內，開啟示蹤劑的陸地跟蹤裝置，記錄不同泥沙顆粒的運動距離及對應的時間；

步驟6，根據不同泥沙顆粒的運動距離及對應的時間，計算得到單位時間內第i個疏浚坑中第j級泥沙對應的泥沙顆粒運動的平均距離及對應的輸沙率，從而求得第i個疏浚坑中所有泥沙顆粒的輸沙率，即第i個疏浚坑對應特征點的推移質輸沙率，i＝1,2,3，j＝1,2,…,5；

步驟7，測量步驟4選取的河道斷面的寬度以及1-10號特征點的平均流速u_L；

步驟8，根據5號特征點的推移質輸沙率以及各特征點的平均流速，計算河道斷面上每個特征點的推移質輸沙率，根據每個特征點的推移質輸沙率計算得到河道斷面的推移質輸沙率；

所述河道斷面上每個特征點的推移質輸沙率為：

其中，G_bL為L號特征點的推移質輸沙率，L＝1,2,…,10，G_b5為5號特征點的推移質輸沙率，u_L為L號特征點的平均流速，u₅為5號特征點的平均流速，η為修正系數。

2.根據權利要求1所述基于電磁感應原理測量卵石推移質輸沙率的方法，其特征在于，步驟6所述第i個疏浚坑對應特征點的推移質輸沙率為：

其中，m_j為第j級泥沙對應的泥沙顆粒的平均質量，n_ij為第i個疏浚坑中第j級泥沙對應的泥沙顆粒的數量，L_ijk為第i個疏浚坑第j級泥沙對應的第k個泥沙顆粒的運動距離，Δt為第i個疏浚坑第j級泥沙對應的第k個泥沙顆粒的運動時間。

3.根據權利要求1所述基于電磁感應原理測量卵石推移質輸沙率的方法，其特征在于，所述修正系數η的取值為：

當特征點為1號-4號時，

當特征點為6號-10號時，

其中，G_b1、G_b5、G_b10分別為1號、5號、10號特征點的推移質輸沙率，u₁、u₅、u₁₀分別為1號、5號、10號特征點的平均流速。

4.根據權利要求1所述基于電磁感應原理測量卵石推移質輸沙率的方法，其特征在于，步驟8所述河道斷面的推移質輸沙率為：

其中，G_bL為L號特征點的推移質輸沙率，B為河道斷面的寬度，η為修正系數，u_L為L號特征點的平均流速，u₅為5號特征點的平均流速，G_b5為5號特征點的推移質輸沙率。