一种走航式悬移质泥沙快速测验方法
阅读说明：本技术 一种走航式悬移质泥沙快速测验方法 (Rapid test method for sailing suspended load sediment ) 是由 梅军亚 邓山 赵昕 赖厚桂 香天元 袁德忠 龙雪峰 吴琼 张莉 谢天雄 朱子园 于 2021-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种走航式悬移质泥沙快速测验方法,具体步骤如下：将泥沙监测传感器置于水面以下一定深度,沿测验断面从一岸匀速运送至另一岸,测量得往测泥沙感应数值,再从另一岸返回,测量得到返测泥沙感应数值,两者平均得测次泥沙感应数值,通过泥沙转换模型,将感应数值转化为含沙量,即为断面平均含沙量；该走航式悬移质泥沙快速测验方法设计合理,采用走航式测验的方式完成悬移质泥沙测验,操作便捷、工作量小、时效性好、精度可靠,并且测验成本低,操作安全性高,能够解决传统人工测验历时长、时效性不佳和在线监测代表性不好、精度不高等问题,为河流悬移质泥沙测验提供一种高精度、快速测验方法。(The invention provides a rapid test method for a sailing suspended load sediment, which comprises the following steps: placing a sediment monitoring sensor at a certain depth below the water surface, conveying the sediment monitoring sensor from one bank to the other bank at a constant speed along a test section, measuring to obtain a measured sediment induction value, returning from the other bank, measuring to obtain a measured return sediment induction value, averaging the measured return sediment induction value and the measured return sediment induction value to obtain a measured sub sediment induction value, and converting the induction values into sand content through a sediment conversion model, namely the average sand content of the section; the method for rapidly testing the suspended sediment of the river is reasonable in design, the suspended sediment test is completed in a sailing type test mode, the operation is convenient and fast, the workload is small, the timeliness is good, the precision is reliable, the test cost is low, the operation safety is high, the problems that the traditional manual test is long in duration, poor in timeliness, poor in on-line monitoring representativeness, poor in precision and the like can be solved, and the method for rapidly testing the suspended sediment of the river is high in precision.)
技术领域
本发明属于水体悬移质泥沙测验技术领域，特别涉及一种走航式悬移质泥沙快速测验方法。
背景技术
水文测验上传统的悬移质泥沙测验方法为：在测验断面上布设若干条采样垂线，每条测验垂线上布设若干个测点，使用悬移质泥沙采样器在测验现场采样，一次采样过程需耗费2-6小时。采样之后还需经过沉淀、浓缩等步骤，再在分析室采用烘干法等方法测出沙重，计算悬移质泥沙含量。其中，现场采样要耗费大量的人力、物力和时间，特别是在高洪期间进行采样时，容易错过测验时机，且存在一定的安全风险。此外，烘干法测取泥沙含量至少需要经过7天沉淀、8小时烘干，步骤繁琐，时效性差。
目前在线测沙仪类型较多，应用较为广泛的有声学类和光学类，但很少能达到水文测验精度要求。主要是由于在线测沙仪多数为定点安装在水面以下某一个或某几个位置，只能测得断面上某一点或几点的泥沙含量，无法准确代表整个断面的泥沙含量。且受安装条件限制，定点安装的基建成本较大；且容易受到水中生物的附着，实际使用时需要经常进行清淤作业；高洪期间易被冲毁，部分地区会影响通航等，存在安全风险。
综上所述，现有技术条件下实现悬移质泥沙快速、准确、高效测验是十分困难的，为此，本发明提出一种走航式悬移质泥沙快速测验方法。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种走航式悬移质泥沙快速测验方法，本发明的走航式悬移质泥沙快速测验方法设计合理，采用走航式测验的方式完成悬移质泥沙测验，操作便捷、工作量小、时效性好、精度可靠，并且测验成本低，操作安全性高，能够解决传统人工测验历时长、时效性不佳和在线监测代表性不好、精度不高等问题，为河流悬移质泥沙测验提供一种高精度、快速测验方法。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种走航式悬移质泥沙快速测验方法，具体步骤如下：
步骤一：将泥沙监测传感器通过悬索或悬杆固定在测验载体上，伸入水面以下一定深度；
步骤二：将监测传感器设置为快速采集模式，启动测量，通过测验载体将泥沙监测传感器沿测验断面从一岸匀速运送至另一岸，记录岸别、开始和结束时间，通过泥沙传感器测量得到泥沙感应数值，将采集数据平均得往测泥沙感应数值；
步骤三：通过测验载体将泥沙监测传感器沿测验断面再从另一岸返回，记录岸别、开始和结束时间，通过泥沙传感器测量得到泥沙感应数值，结束测量，将采集数据平均得返测泥沙感应数值；
步骤四：往测泥沙感应数值和返测泥沙感应数值平均得测次泥沙感应数值，若往返测量的泥沙感应数值与平均值误差的相对误差小于±10％，则取往返测量的平均值为断面平均泥沙感应数值，若相对误差大于±10％，则再重复一次往返测量；
步骤五：依据实验室测定的大量水样的泥沙感应数值与国标标准方法同步施测的含沙量建立的转换模型，将断面平均泥沙感应数值转化为含沙量，即为断面平均含沙量；
步骤六：计算得到断面输沙率，断面平均含沙量乘以相应流量，即为断面输沙率。
作为本发明的一种优选实施方式，所述泥沙传感器包括各类光学和声学泥沙传感器，具备快速采集存储功能或长历时采集存储功能，仪器有预热要求的，提前按要求的时间对仪器预热。
作为本发明的一种优选实施方式，所述测验载体包括但不限于水文测船和水文缆道，所述水文测船包括但不限于机动船、无人船和浮船。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤一中将泥沙监测传感器通过悬索或悬杆固定在测验载体上，伸入水面以下一定深度时，保证传感器探头在测验过程中不露出水面，且距离河底的距离不小于仪器的感应范围。
作为本发明的一种优选实施方式，所述的测验方法为沿水文测验断面横向走航式测验方法。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤六中的相应流量按照河流悬移质泥沙测验规范要求测验得到，采用实测断面流量方法时，断面流量观测与断面平均含沙量观测时间一致，采用线推流量方法时，断面流量观测与断面平均含沙量观测时间一致。
本发明的有益效果为：
本发明的一种走航式悬移质泥沙快速测验方法设计合理，采用走航式测验的方式完成悬移质泥沙测验，操作便捷、工作量小、时效性好、精度可靠，并且测验成本低，操作安全性高，能够解决传统人工测验历时长、时效性不佳和在线监测代表性不好、精度不高等问题，为河流悬移质泥沙测验提供一种高精度、快速测验方法。
附图说明
图1为一种走航式悬移质泥沙快速测验方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种走航式悬移质泥沙快速测验方法，具体步骤如下：
步骤一：将泥沙监测传感器通过悬索或悬杆固定在测验载体上，伸入水面以下一定深度；
步骤二：将监测传感器设置为快速采集模式，启动测量，通过测验载体将泥沙监测传感器沿测验断面从一岸匀速运送至另一岸，记录岸别、开始和结束时间，通过泥沙传感器测量得到泥沙感应数值，将采集数据平均得往测泥沙感应数值；
步骤三：通过测验载体将泥沙监测传感器沿测验断面再从另一岸返回，记录岸别、开始和结束时间，通过泥沙传感器测量得到泥沙感应数值，结束测量，将采集数据平均得返测泥沙感应数值；
步骤四：往测泥沙感应数值和返测泥沙感应数值平均得测次泥沙感应数值，若往返测量的泥沙感应数值与平均值误差的相对误差小于±10％，则取往返测量的平均值为断面平均泥沙感应数值，若相对误差大于±10％，则再重复一次往返测量；
步骤五：依据实验室测定的大量水样的泥沙感应数值与国标标准方法同步施测的含沙量建立的转换模型，将断面平均泥沙感应数值转化为含沙量，即为断面平均含沙量；
步骤六：计算得到断面输沙率，断面平均含沙量乘以相应流量，即为断面输沙率。
作为本发明的一种优选实施方式，所述泥沙传感器包括各类光学和声学泥沙传感器，具备快速采集存储功能或长历时采集存储功能，仪器有预热要求的，提前按要求的时间对仪器预热。
作为本发明的一种优选实施方式，所述测验载体包括但不限于水文测船和水文缆道，所述水文测船包括但不限于机动船、无人船和浮船。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤一中将泥沙监测传感器通过悬索或悬杆固定在测验载体上，伸入水面以下一定深度时，保证传感器探头在测验过程中不露出水面，且距离河底的距离不小于仪器的感应范围。
作为本发明的一种优选实施方式，所述的测验方法为沿水文测验断面横向走航式测验方法。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤六中的相应流量按照河流悬移质泥沙测验规范要求测验得到，采用实测断面流量方法时，断面流量观测与断面平均含沙量观测时间一致，采用线推流量方法时，断面流量观测与断面平均含沙量观测时间一致。
作为本发明的一种优选实施方式，本发明采用走航式测验的方式完成悬移质泥沙测验，操作便捷、工作量小、时效性好、精度可靠，并且测验成本低，操作安全性高，能够解决传统人工测验历时长、时效性不佳和在线监测代表性不好、精度不高等问题，为河流悬移质泥沙测验提供一种高精度、快速测验方法。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。