水流泥沙含量测量方法

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1、水流泥沙含量测量方法

2、第1内容加载中...　摘要：在参阅大量文献的基础上，本文综述了含沙量测量方法。这些方法与传统的取样称重的滞后测量方法不同，用它们可以达到实时测量水流泥沙含量的目的。关键词：含沙量；测量；方法我国是一个多沙河流的国家，泥沙问题较为突出，水体泥沙含量的测量，在水利水电工程建设、水文观测预报、土壤侵蚀研究、水土流失治理等方面，是一个十分重要的问题。因此，长期以来许多科研工在这方面做了大量的研究工作，提出了许多测量方法。传统上含沙量测量是采用取样称重的方法，取一定体积的具有代表性的样品，经过预处理，然后烘干、称重，即可求知含沙量。这种方法在很大程度上取决于所取样品的代

3、表性，而且测量周期长、操作过程烦琐、劳动强度大，不能很好地进行实时监测水流的动态过程。基于传统测量方法的局限性，许多科研工做了大量的工作，并提出了众多的方法，比如射线法、超声法、红外线法、振动法、激光法、电容式传感器测量法、人工神经网络的数据融合法等，以下作以概述。1．射线法[1]利用γ（χ）射线测量密度（浓度）和厚度的原理都是建立在介质对γ（χ）射线的吸收或散射的作用上。在窄束单能γ（χ）射线的条件下，强度I将随着所通过的介质的质量厚度的增加而按指数规律减弱。当强度为I的γ（χ）射线，穿过厚度为d（即放射源与探头间的距离）的浑水后，射线被浑水所吸收，根据水和沙对γ（χ）射线共同吸

4、收的原理，得试验时，先做出标准曲线，当测得计数率，就可查标准曲线或计算而得含沙量。2．红外线法[2]红外线跟其他光一样，当通过悬沙水体时，溶质要吸收光能，吸收的数量与吸收介质及深度有关，同时泥沙颗粒要对光进行散射。当射线进入某一水体，被吸收后，透过光的强度与入射光的强度之间的关系，由朗伯——贝尔定律确定：3．超声法3．1超声衰减法[3]超声波在媒质中传播时，由于媒质对声波的散射，吸收以及超声波自身的扩散因素，其能量（振幅、声强等）随距离增大而逐渐减小的现象，称为超声波的衰减。对于浑水，引起声波衰减的主要可分为两部分过去，在研究悬浮液中的超声吸收时，通常采用改变反射板距离方法（或称移

5、板法）、多次脉冲反射法和比较法来检测超声吸收系数的大小，但这些方法由于种种不稳定的因素，不能保证检测的精度，因此现在采用“面积比值”测量法和检测回波幅度变化测量法，可提高检测精度。3．2超声反射法[4]将探头与水面接触，向浑水发射超声波，超声波遇到沙时产生反射波，反射回来的超声波又被探头接收，并被转换成电脉冲信号，经放大电路放大后，由计数电路将电脉冲的数量记下来，所记下的数量与脉冲数成比例，即与沙粒成比例，从而可测含沙量。该方法对低含沙量水流特别灵敏，而且测量精度较高，只是测量范围较窄（0～3㎏/m3）。4．振动法[4]根据振动学原理，当棒体谐振时，其第一固有谐振频率(亦称基频)为

6、上式表明棒的密度与棒体振动周期的平方成正比。若用一内充满水的金属空管代替棒体，则其密度与管子材料和水质量有关。当注入不同含沙量的水体时，则可视为整个棒的密度发生了变化，所以，不同含沙量的水就对应有不同的振动周期，从而通过测知密度可得含沙量。振动法测含沙量时，仪器稳定性较差，零点漂移严重；而且在测低含沙量时，受温度影响较大。5．激光法[4]在含沙量的测量方法中，光吸收法应用颇有前景。利用光吸收法不仅可同时测得含沙量和颗粒直径，而且可以以颗粒直径测量结果来校正浓度的目的，从而提高测试精度。同时采用激光作光源，由于激光具有高度的空间相干性和时间相干性，以及高度集中的能量密度，特别是与计算

7、机的结合及光导纤维的应用，使外界漂移或扰动的影响大大减小，并可实现实时自动分析，进一步提高了测试效率和测试精度。根据理论及试验，接收信号与含沙量间关系可表示为6．电容式传感器测量法传统观点认为，用电容式传感器作含水率的敏感元件，在低含水率段有良好的工作特性，且多用固态物料水分的测量。当含水率超过30%～50%时，由于大量导电离子水构成两电容极板间的导体，从而失去对含水率的分辨能力，也没有用电容式传感器进行水流泥沙含量测量的先例。这是因为被测介质为液态水流，其电磁特性以及各种因素的干扰与影响更加难以解决。