一種河流垂向泥沙濃度的測量裝置及方法與流程
2023-06-09 12:10:36
本發明涉及一種河流垂向泥沙濃度的測量裝置及方法,屬於水體測量技術領域。
背景技術:
河流泥沙濃度是工程技術領域的重要水文參數,影響河流水質和生態環境。目前測定河流泥沙濃度的方法很多,包括烘乾稱重法、光學檢測法和電容法等。烘乾稱重法使實驗室常用的方法,該方法測量的數據精度高,但是費時費力,過程複雜,不適合現場測量獲取數據。光學檢測方法使用方便,性能穩定,測量數據準確可靠,但測定範圍很受限制,成本較高。電容法利用泥沙含量的變化引起其電容器介電常數變化,進而改變電容器的容量,這種方法受液體電導率影響,測量精度受限。這些方法都有一定的局限性,因此,需要一種更快捷、穩定的垂向泥沙濃度的測定方法。
技術實現要素:
為了解決上述存在的問題,本發明公開了一種河流垂向泥沙濃度的測量裝置及方法,其具體技術方案如下:
一種河流垂向泥沙濃度的測量裝置,包括盛樣容器、壓力傳感器、測量顯示器和水泵,
所述水泵的進水端連接有進水管,所述進水管的末端伸入到河流中,所述水泵的出水端連接有出水管,所述出水管的末端懸空置於盛樣容器的垂直上方,
所述壓力傳感器設置在盛樣容器外側底部,所述壓力傳感器與測量顯示器通過數據線連接。
所述盛樣容器的上部側壁設置有溢流口,所述盛樣容器的底部設置有放空管,所述放空管設置有閥門。
所述盛樣容器設有刻度,且在溢流口處為一個整數刻度。
所述測量顯示器和水泵均通過電源線與電瓶電連接,所述測量顯示器上設置有顯示屏、鍵盤和開關,所述測量顯示器能夠接收壓力傳感器的壓力值,通過預設的計算方式換算泥沙濃度值,並將該泥沙濃度值顯示在顯示屏上。
一種河流垂向泥沙濃度的測量方法,包括以下操作步驟:
步驟一:組裝裝置,組裝如權利要求1-3任一所述的河流垂向泥沙濃度的測量裝置;
步驟二:預設計算公式,通過鍵盤操作在測量顯示器內預設由壓力值換算泥沙濃度值的計算公式;
步驟三:調零,向盛樣容器中注入不含泥沙的水樣,打開測量顯示器的電源開關,操作鍵盤進行預調平衡,使其顯示為零,放出水樣;
步驟四:測量,由水泵向盛樣容器中注入泥沙水樣,直到泥沙水樣上升至溢流口,壓力傳感器經泥沙水樣受力後將壓差值傳輸給測量顯示器,測量顯示器將數據處理後顯示出泥沙濃度值,將測量結果存儲;
步驟五:放出水樣,將盛樣容器下方的閥門打開,待盛樣容器中的泥沙水樣排完後,將盛樣容器衝洗乾淨並關閉閥門,供下次測量使用。
所述步驟四中數據處理的過程為:
設不含泥沙水樣體積為V,不含泥沙水樣密度為ρ1;含沙水樣中水的體積為V1,泥沙的密度為ρ2,泥沙的體積為V2;則有方程:ρ1V=F1①和ρ1V1+ρ2V2=F2②;已知V1+V2=V③;
由方程①②③可得到(ρ2-ρ1)V2=F2-F1;
盛樣容器帶有一定刻度,測量出泥沙體積V2,又由於F1、F2、ρ1已知,所以可計算得出泥沙濃度。
本發明的工作原理是:
本發明通過測量壓力差來測量泥沙濃度,首先向盛樣容器中注入等體積不含泥沙的水樣進行測量;其次向盛樣容器中注入等體積的含沙水樣進行測量,將兩次的數據傳輸給測量顯示計,由測量顯示器處理、存儲。
本發明的有益效果是:
本發明根據要求定時採集水樣,實現了連續自動測量不同深度處泥沙濃度的目的,可廣泛用於野外對泥沙濃度的測定。
附圖說明
圖1是本發明的結構示意圖,
附圖標記列表:1—進水管,2—水泵,3—出水管,4—盛樣容器,5—壓力傳感器,6—鍵盤,7—測量顯示器,8—顯示屏,9—開關,10—電瓶,11—溢流口,12—閥門,13—河流。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式,進一步闡明本發明。應理解下述具體實施方式僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。
圖1是本發明的結構示意圖,結合附圖可見,本河流垂向泥沙濃度的測量裝置,包括盛樣容器4、壓力傳感器5、測量顯示器7和水泵2,所述水泵2的進水端連接有進水管1,所述進水管1的末端伸入到河流13中,所述水泵2的出水端連接有出水管3,所述出水管3的末端懸空置於盛樣容器4的垂直上方,所述壓力傳感器5設置在盛樣容器4外側底部,所述壓力傳感器5與測量顯示器7通過數據線連接。通過水泵2將河流13中的水輸送到盛樣容器4中,壓力傳感器5感應盛樣容器4的壓力,並將壓力值傳遞給測量顯示器7。
所述盛樣容器4的上部側壁設置有溢流口11,所述盛樣容器4的底部設置有放空管,所述放空管設置有閥門12。所述盛樣容器4設有刻度,且在溢流口11處為一個整數刻度。當盛樣容器4中水位上升至溢流口11,河水就會從溢流口11流出,確保盛樣容器4中的水量。
所述測量顯示器7和水泵2均通過電源線與電瓶10電連接,所述測量顯示器7上設置有顯示屏8、鍵盤6和開關9。電瓶10給測量顯示器7和水泵2供電。顯示屏8用於顯示測量顯示器換算出來的泥沙濃度值。所述測量顯示器內設置有微電腦晶片,該微電腦晶片能夠執行一定的預設公式計算,在使用前,將通過水樣體積和壓力值的換算公式輸入到測量顯示器內,在使用過程中,壓力傳感器的壓力值通過數據線傳輸到測量顯示器內,測量顯示器通過預設的公式換算出泥沙濃度值,並顯示在顯示屏上,操作者可以直接讀取,操作方便。
一種河流垂向泥沙濃度的測量方法,包括以下操作步驟:
步驟一:組裝裝置,組裝河流垂向泥沙濃度的測量裝置;
步驟二:調零,向盛樣容器中注入不含泥沙的水樣,打開測量顯示器的電源開關,操作鍵盤進行預調平衡,使其顯示為零,放出水樣;
步驟三:測量,由水泵向盛樣容器中注入泥沙水樣,直到泥沙水樣上升至溢流口,壓力傳感器經泥沙水樣受力後將壓差值傳輸給測量顯示器,測量顯示器將數據處理後顯示出泥沙濃度值,將測量結果存儲;
步驟四:放出水樣,將盛樣容器下方的閥門打開,待盛樣容器中的泥沙水樣排完後,將盛樣容器衝洗乾淨並關閉閥門,供下次測量使用。
所述步驟三中數據處理的過程為:
設不含泥沙水樣體積為V,不含泥沙水樣密度為ρ1;含沙水樣中水的體積為V1,泥沙的密度為ρ2,泥沙的體積為V2;則有方程:ρ1V=F1①和ρ1V1+ρ2V2=F2②;已知V1+V2=V③;
由方程①②③可得到(ρ2-ρ1)V2=F2-F1;
盛樣容器帶有一定刻度,測量出泥沙體積V2,又由於F1、F2、ρ1已知,所以可計算得出泥沙濃度。
本發明方案所公開的技術手段不僅限於上述技術手段所公開的技術手段,還包括由以上技術特徵任意組合所組成的技術方案。
以上述依據本發明的理想實施例為啟示,通過上述的說明內容,相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內,進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容,必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。