[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

本發明公開了一種基于電磁感應原理測量卵石推移質輸沙率的方法，該方法將基于電磁感應原理的示蹤劑嵌入泥沙顆粒中，并根據測量河段的卵石推移質泥沙等級，調配示蹤劑泥沙顆粒的配比，使之與天然河道一致。對示蹤劑泥沙顆粒進行編號，將編號后的示蹤劑泥沙平鋪在河道斷面特征點前的疏浚坑中，開啟電磁示蹤劑的陸地跟蹤裝置，記錄不同泥沙顆粒的運動軌跡及對應的時間?；谟涗浀穆咽埔瀑|的運動過程，得到河道斷面特征點處的推移質輸沙率。測量河道斷面的流速分布，根據流速分布將特征點處的推移質輸沙率轉換到全斷面，進而得到河道斷面的卵石推移質輸沙率。本發明方法能夠測量天然河道的卵石推移質輸沙率，也可以進行沿程推移質輸沙率的觀測。

技術領域

本發明涉及一種基于電磁感應原理測量卵石推移質輸沙率的方法，屬于河流泥沙運動力學技術領域。

背景技術

卵石推移質大量存在于天然河道中，尤其山區河道。山區河流具有比降大，洪峰暴漲暴落等特點。洪季洪水期間，河道流速增大迅速，大量的卵石在水流的作用下輸移到河道下游，在展寬的河道或者灘地上形成淤積，改變水流的流態。對于通航河道，由于卵石的推移與淤積，河道的水深變化劇烈，在局部可能產生礙航現象，威脅通航安全。卵石的堆積也會引起河道水流的變化，螺旋流、剪切流、泡漩水是山區河流固有的水流特征，是威脅航道安全的重要典型現象。

此外，卵石推移質輸移的定量確定對于設計河道斷面形態，研究沉積物的連續性有重要的作用。該參數可以使工程師和從業人員能夠確定上游和當地河床的凈侵蝕量，進而給出河流的形態演變趨勢。測量卵石推移質輸移量的方法主要是在運輸過程中對床面的泥沙進行取樣，通過稱重的方法得到推移質輸沙率。當推移質輸沙率較大時，單位時間內通過斷面的推移質泥沙較多，難于收集大量的泥沙，因此，該方法在實際應用范圍并不廣。

推移質輸沙率的實際測量也成為河流動力學研究的難點。推移質輸沙率的定義是：一定水流及床沙組成條件下，河道處于近似沖淤平衡狀態時，單位時間內通過過水斷面推移質的數量。通過泥沙顆粒的數量，在已知泥沙顆粒密度的條件下，數量也可以轉化為質量或重量。因此，只需要記錄某一斷面推移質的輸移數量即可得到推移質的輸沙率。近年來，隨著電磁感應技術的快速發展，基于電磁感應原理的電磁感應示蹤劑不斷被采用。將該示蹤劑嵌入泥沙顆粒中，則可以監測單個泥沙顆粒的運行軌跡，該技術使測量卵石推移質的運動成為可能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種基于電磁感應原理測量卵石推移質輸沙率的方法，測量天然河道的卵石推移質輸沙率，也可以進行沿程推移質輸沙率的觀測。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種基于電磁感應原理測量卵石推移質輸沙率的方法，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；