CN110398460B - 一种水文测沙装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水文测沙装置及方法，测沙装置包括壳体、混流管、离心叶轮、螺旋桨、引流管、电源模块和控制机构；壳体内设有水流通道，螺旋桨用于推动水流沿水流通道流动，离心叶轮用于推动水流通道内的溶液绕水流通道的中心轴线旋转，混流管靠近离心叶轮的一端设有第一流量计；引流管的进液端靠近水流通道的进液端，引流管的出液端与混流管的中部连通，引流管上设有第二流量计和电磁阀。通过设置离心机构对高含沙量的溶液进行离心，然后将分离后的低含沙量溶液与原始待测溶液按一定比例混合，测量混合前后两个含沙量较低的溶液来计算出原始待测溶液的含沙量，设备自动化程度高，操作简便。

Description

一种水文测沙装置及方法

技术领域

本发明属于水文测量设备技术领域，具体涉及一种水文测沙装置及方法。

背景技术

目前，可用于在线测量的测沙仪主要有以下四种类型：同位素测沙仪，超声波测沙仪，红外光测沙仪和振动测沙仪。其中，同位素测沙仪的测量范围较广，可到1000kg/m3，但在低含沙量下的分辨率不理想，且存在辐射问题。超声波测沙仪体积较大，价格昂贵，难以安装。振动测沙仪则要求安装位置的流速必须较大，此外，在流速较小，或含沙量较大时，容易堵塞振动管，无法正常测量。红外光测沙仪体积小，便于安装，在低含沙量下测量精准，但是无法测含沙量较大的溶液。

发明内容

本发明的目的在于：解决上述现有技术中的不足，提供一种水文测沙装置及方法，设置离心机构对高含沙量的溶液进行离心，然后将分离后的低含沙量溶液与原始待测溶液按一定比例混合，通过测量混合前后两个含沙量较低的溶液来计算出原始待测溶液的含沙量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种水文测沙装置，包括壳体、混流管、离心叶轮、螺旋桨、第一驱动机构、第二驱动机构、引流管、第一红外测沙机构、第二红外测沙机构、第三红外测沙机构、电源模块和控制机构；所述壳体内设有水流通道，所述水流通道贯穿所述壳体，所述螺旋桨、所述离心叶轮和所述混流管均设于所述水流通道内，所述第一驱动机构的动力输出端与所述螺旋桨的转动轴传动连接，所述螺旋桨用于推动水流沿所述水流通道流动，所述离心叶轮位于所述混流管的上游端，所述离心叶轮的转动轴与所述第二驱动机构的动力输出端传动连接，所述离心叶轮用于推动所述水流通道内的溶液绕所述水流通道的中心轴线旋转，所述混流管的长度方向与所述水流通道的长度方向平行，所述混流管靠近所述水流通道的中心轴线，所述混流管靠近所述离心叶轮的一端设有第一流量计，所述第一流量计用于测量所述混流管内进液端的流量；

所述引流管的进液端靠近所述水流通道的进液端，所述引流管的出液端与所述混流管的中部连通，所述引流管上设有第二流量计和电磁阀，所述第二流量计用于测量所述引流管内溶液的流量，所述电磁阀用于控制所述引流管内溶液流量的大小；

所述第一红外测沙机构、所述第二红外测沙机构和所述第三红外测沙机构均与所述壳体固定连接，所述第一红外测沙机构用于测量所述离心叶轮上游端溶液中的含沙量，所述第二红外测沙机构用于测量所述混流管内进液端溶液的含沙量，所述第三红外测沙机构用测量所述混流管内出液端溶液的含沙量；

所述电源模块用于为整个测沙装置供电，所述控制机构与所述电源模块、所述第一红外测沙机构、所述第二红外测沙机构和第三红外测沙机构双向电连接，所述第一流量计的信号输出端和所述第二流量计的信号输出端均与所述控制机构的信号输入端相连，所述电磁阀的信号输入端、所述第一驱动机构的信号输入端和所述第二驱动机构的信号输入端均与所述控制机构的信号输出端连接。

进一步地，所述壳体包括外壳和内壳，所述外壳和所述内壳均为圆柱体形，所述内壳设于所述外壳内，所述内壳的中心轴线与所述外壳的中心轴线平行，所述内壳的前端与所使外壳的前端固定相连，所述内壳的后端与所述外壳的后端固定连接；所述水流通道位于所述内壳内，所述内壳与所述外壳之间设有容置腔，所述引流管、所述第一红外测沙机构、所述第二红外测沙机构、所述第三红外测沙机构、所述电源模块和所述控制机构均设于所述容置腔内。

进一步地，所述外壳的前端设有圆台形的导流部，所述导流部的底部与所述外壳的前端相连，所述导流部的顶部与所述内壳的前端相连。

进一步地，所述第一红外测沙机构、所述第二红外测沙机构、所述第三红外测沙机构、所述电源模块和所述控制机构均设于所述容置腔的底部。

进一步地，所述外壳的顶部设有背鳍和尾鳍，所述背鳍位于所述外壳的中部，所述尾鳍位于所述外壳的后端，所述尾鳍设有转向舵和第三驱动机构，所述第三驱动机构的信号输入端与所述控制机构的信号输出端连接，所述第三驱动机构的动力输出端与所述转向舵的转轴传动连接，所述转向舵在所述第三驱动机构的带动下绕自身的转轴转动。

进一步地，所述混流管内设有混流叶轮，所述混流叶轮位于所述引流管出液端与所述第三红外测沙机构的测量点之间。

进一步地，所述螺旋桨包括第一桨体和第二桨体，所述第一桨体靠近所述水流通道的进液端，所述第二桨体靠近所述水流通道的出液端。

进一步地，所述第一桨体的转向与所述离心叶轮的转向相同，所述第二桨体的转向与所述第一桨体的转向相反。

进一步地，所述混流管远离所述离心叶轮一端的周壁设有连接板，所述混流管通过所述连接板与所述壳体固定连接，所述连接板上设有多个水流通孔。

本发明还提供了一种水文测沙方法，包括以下步骤：

S1：将测沙装置投放至待测水域，待测水体在所述螺旋桨的推动下流经所述水流通道，通过所述第一红外测沙机构直接测量所述待测水体中含沙量，并将测得数据传送给所述控制机构进行比较判断；若所述第一红外测沙机构的读数在正常测定值范围内，则所述第一红外测沙机构的读数即为所述待测水体中的含沙量；

S2：若所述第一红外测沙机构读数不在正常测定值范围内或者没有读数，则所述控制机构控制所述第二驱动机构带动离心叶轮转动，同时所述控制机构控制开启所述第一流量计、所述第二流量计和所述电磁阀；

S3：当单位时间内所述第一流量计和所述第二流量计测得的读数在设定的一个比较小的范围内波动后，所述控制机构控制开启所述第二红外测沙机构和所述第三红外测沙机构，通过所述第二红外测沙机构测量所述混流管内进液端溶液的含沙量，通过所述第三红外测沙机构测量所述混流管内出液端溶液的含沙量；

S4：计算所述待测水体的含沙量：在一段时间内，记所述引流管内溶液含沙量均值为a，所述第一流量计测得读数为V₁，所述第二流量计测得读数为V₂，所述第二红外测量机构测得读数均值为b，所述第三红外测沙机构测得读数均值为c,则所述引流管内溶液含沙量均值为a＝[(V₁+V₂)c-bV₁]/V₂。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)溶液中含沙量较低时，市场上常规的红外测沙仪能够精确测量，当溶液中含沙量较高时，常规红外测沙仪无法测量，但对于高含沙量的溶液，只需通过一个不是很高的转速进行离心分离，就可以极大地降低溶液中的含沙量，正是基于此，本发明设置离心叶轮对高含沙量的溶液进行离心，并通过设置混流管分离出含沙量少的部分溶液，然后将该部分溶液与原始待测溶液按一定比例混合，通过测量混合前后两个含沙量较低的溶液来计算出原始待测溶液的含沙量，解决了红外测试仪无法测量高含沙量溶液这个长期存在的问题，设备具有测量范围广，便于携带部署等优点；

(2)螺旋桨一方面是驱动水流进入水流通道进行测量，另一方面还为测沙装置提供了前进的动力，与转向舵配合可以控制设备移动到需要的位置，测量时操作人员只需站在岸边即可，减少了对船舶的依赖，极大地提升了水文测量工作的效率和安全性，降低了测量成本，若需要设备悬浮在待测水体中，对于静止不动或流速较慢的水体(如湖泊)，通过线缆牵引来抵消螺旋桨产生的推力，对于在流速较快的水体(如河流)中，则使测沙设备朝着逆流方向，通过调整螺旋桨转速来平衡外部水流的推力；

(3)螺旋桨为水流通道内溶液提供轴向运动的动力，离心叶轮则为溶液提供周向旋转的动力，水流通过离心叶轮后做高速螺旋运动，溶液中大部分杂质靠近内壳内壁，低含沙量部分在水流通道的中心轴线附近，并被分离直接进入混流管内，离心和分离两个步骤紧密衔接，设备能够进行连续性测沙作业，工作效率高；

(4)设备自动化程度高，操作简便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的正视图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明的内部结构示意图；

图4为本发明混流管和内壳的侧视图；

图5为本发明混流管和连接板的俯视图；

图6为图3混流叶轮处的局部放大图；

图7为本发明第三桨体的安装位置示意图；

附图标记：1-壳体，11-外壳，12-内壳，13-导流部，14-容置腔，15-水流通道，151-第一红外测沙机构，152-第二红外测沙机构，153-第三红外测沙机构，16-背鳍，17-尾鳍，171-转向舵，172-第三驱动机构，18-安装架，2-混流管，21-第一流量计，22-混流叶轮，23-连接板，24-水流通孔，3-离心叶轮，31-第二驱动机构，32-主轴，4-螺旋桨，41-第一驱动机构，42-第一桨体，43-第二桨体，5-引流管，51-第二流量计，52-电磁阀，53-第三桨体，6-电源模块，7-控制机构，8-线缆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种水文测沙装置，如图1至图3所示，包括壳体1、混流管2、离心叶轮3、螺旋桨4、第一驱动机构41、第二驱动机构31、引流管5、第一红外测沙机构151、第二红外测沙机构152、第三红外测沙机构153、电源模块6和控制机构7。壳体1内设有水流通道15，水流通道15贯穿壳体1，螺旋桨4、离心叶轮3和混流管2均设于水流通道15内，第一驱动机构41的动力输出端与螺旋桨4的转动轴传动连接，螺旋桨4用于推动水流沿水流通道15流动，离心叶轮3位于混流管2的上游端，离心叶轮3的转动轴与第二驱动机构31的动力输出端传动连接，离心叶轮3用于推动水流通道15内的溶液绕水流通道15的中心轴线旋转，混流管2的长度方向与水流通道15的长度方向平行，混流管2靠近水流通道15的中心轴线，混流管2靠近离心叶轮3的一端设有第一流量计21，第一流量计21用于测量混流管2内进液端的流量。

上述第一驱动机构41和第二驱动机构31均可以采用防水电机实现，第一驱动机构41和第二驱动机构31均通过安装架18固定在水里通道15的中心位置，螺旋桨4的转轴与防水电机的转轴固定连接。为了增加水流的周向转速，提高对杂质的离心分离效果，在本实施例中，沿水流通道15的长度方向设置了三个离心叶轮3，三个离心叶轮4共同通过主轴32带动，主轴32的一端与第二驱动机构的转轴固定连接，主轴32的另一端与安装架18可旋转连接。

引流管5的进液端靠近水流通道15的进液端，这样可以把流经引流管5的液体与流经水流通道15的液体视为来自同一水体，引流管5的出液端与混流管2的中部连通，引流管5与混流管2连通处位于第二红外测沙机构152测量点与第三红外测沙机构153测量点之间，引流管5上设有第二流量计51和电磁阀52，第二流量计51用于测量引流管5内溶液的流量，控制电磁阀52的开闭程度可以控制引流管5内溶液流量的大小，进而控制引流管5内溶液与混流管2内溶液混合后的比例。由于混流管2内溶液流速较快，混流管2内压强比引流管5内低，所以电磁阀52开启时引流管5内溶液会自动流入混流管2内，本实施例中，如图7所示，还在引流管5内设有第三桨体53，第三桨体53位于电磁阀52的上游端，通过控制机构7可以控制第三桨体53的转速，进而控制引流管5内水流可以在一个比较大的范围内变化。为了使引流管5内流出的溶液与混流管2内的溶液充分混合，提高第三测沙机构153测量结果的可靠性，如图6所示，混流管2内设有混流叶轮22，混流叶轮22位于引流管5出液端与第三红外测沙机构153的测量点之间，水流流经混流叶轮22时驱动其转动，从而实现混合效果。

所有红外测沙机构均可以采购市场上的设备进行安装，第一红外测沙机构151、第二红外测沙机构152和第三红外测沙机构153均与壳体1固定连接，第一红外测沙机构151用于测量离心叶轮3上游端溶液中的含沙量，第二红外测沙机构152用于测量混流管2内进液端溶液的含沙量，第三红外测沙机构153用测量混流管2内出液端溶液的含沙量。

控制机构7可以采用现有的能够实现控制功能的设备实现(如单片机)，控制机构7与电源模块6、第一红外测沙机构151、第二红外测沙机构152和第三红外测沙机构153双向电连接，第一流量计21的信号输出端和第二流量计51的信号输出端均与控制机构7的信号输入端相连，电磁阀52的信号输入端、第一驱动机构41的信号输入端和第二驱动机构31的信号输入端均与控制机构7的信号输出端连接。为了便于，还可以在壳体1外设置GPS定位装置和水深探测器，该GPS定位装置和水深探测器信号输出端与控制机构7信号输入端相连。

测沙装置上可以设置线缆8，线缆8内设有电源线和信号线，线缆8一端与测沙装置的顶部中心相连，线缆8另一端与支持设备相连，支持设备上设有电源、存储机构、输入机构(如键盘)和输出机构(如显示屏)。支持设备中的电源经线缆8通过电源模块6为整个测沙装置供电，用户可以通过支持设备发出控制信号，测沙装置也可以经信号线向支持设备发送测量信息，该测量信息可以保存到存储机构内。若没有设置线缆8，则在测沙装置内设置WiFi模块，WiFi模块与控制机构7双向电连接，用户可以通过无线WiFi与测沙装置进行信息交换，同时则需要在测沙装置内设置用于供电的蓄电池。

具体地，壳体1包括外壳11和内壳12，外壳11和内壳12均为圆柱体形，内壳12的外径小于外壳11的内径，内壳12设于外壳11内，内壳12的中心轴线与外壳11的中心轴线平行，内壳12的前端与所使外壳11的前端固定相连，内壳12的后端与外壳11的后端固定连接；水流通道15位于内壳12内，内壳12与外壳11之间设有容置腔14，引流管5、第一红外测沙机构151、第二红外测沙机构152、第三红外测沙机构153、电源模块6和控制机构7均密封设于容置腔14内。通过合理设置容置腔14的大小，使设备浸没在水中时受到的浮力等于自身的重力，可以稳定地悬浮在水中。此外，为了进一步增强设备在水中的稳定性，第一红外测沙机构151、第二红外测沙机构152、第三红外测沙机构153、电源模块6和控制机构7同时还作为配重块，均设于容置腔14的底部，并且第一红外测沙机构151、第二红外测沙机构152、第三红外测沙机构153、电源模块6和控制机构7沿水流通道15的长度方向呈直线排列，调整上述机构前后方向上的位置使设备前后重量对称分布，这样设备的重心在下部中间位置，悬浮时背鳍16始终处于最上方。为了降低设备水下运动时受到的阻力，在外壳11的前端设有圆台形的导流部13，导流部13的底部与外壳11的前端相连，导流部13的顶部与内壳12的前端相连，这样设备整体外形更接近流线形。

此外，外壳11的顶部设有背鳍16和尾鳍17，背鳍16位于外壳11的中部，尾鳍17位于外壳11的后端，设置背鳍16和尾鳍17可以进一步降低设备发生侧向偏转的幅度，提高设备在水下的稳定性。尾鳍17设有转向舵171和第三驱动机构172，第三驱动机构172可以采用防水电机实现，第三驱动机构172的信号输入端与控制机构7的信号输出端连接，第三驱动机构172的动力输出端与转向舵171的转轴传动连接，第三驱动机构172与转向舵171之间还可以设置现有船舶控制转向舵171的传动结构，通过转向舵171与螺旋桨4配合实现水下运动。必要时，还可以在外壳11两侧的中部设置升降舵，该升降舵与现有潜艇升降舵结构和功能均相同。

如果对低含沙量溶液直接离心混合，可能会导致混流管2内混合后溶液含沙量太低，超出红外测沙机构的最佳测量范围，影响测量准确度。所以本发明还提供了一种水文测沙方法，包括以下步骤：

S1：将测沙装置投放至待测水域，待测水体在螺旋桨4的推动下流经水流通道15，通过第一红外测沙机构151直接测量待测水体中含沙量，并将测得数据传送给控制机构7进行比较判断；若第一红外测沙机构151的读数在正常测定值范围内，则第一红外测沙机构151的读数即为待测水体中的含沙量；

S2：若第一红外测沙机构151读数不在正常测定值范围内或者没有读数，则控制机构7控制第二驱动机构31带动离心叶轮3转动，同时控制机构7控制开启第一流量计21、第二流量计51和电磁阀52；

S3：当单位时间内第一流量计21和第二流量计51测得的读数在设定的一个比较小的范围内波动后，控制机构7控制开启第二红外测沙机构152和第三红外测沙机构153，通过第二红外测沙机构152测量混流管2内进液端溶液的含沙量，通过第三红外测沙机构153测量混流管2内出液端溶液的含沙量；

S4：计算待测水体的含沙量：在一段时间内，记所述引流管内溶液含沙量均值为a，所述第一流量计测得读数为V₁，所述第二流量计测得读数为V₂，所述第二红外测量机构测得读数均值为b，所述第三红外测沙机构测得读数均值为c,则所述引流管内溶液含沙量均值为a＝[(V₁+V₂)c-bV₁]/V₂。

当所取采样时间很短时，可以近似看做瞬时测得的含沙量，当所取采样时间较长，可以看做测量水体的平均含沙量。

研究人员根据设计生产制造了样机，然后在不同流速、不同含沙量的水体中进行了测试。该样机中红外测沙机构均选用西安凯峰仪器仪表公司的Model3150型，测量范围为0-30kg/m³，测量精度为0.02kg/m³。同时还利用济宁同创机械有限公司的CS-100A型同位素测沙仪和上海美希测沙设备有限公司的SDM-Ⅱ超声波测沙仪对相同水体进行采样测量，测量结果作为对照组。

测试过程中，当环境水体中含沙量超过测沙机构自身测量范围时，第一红外测沙机构151开机并开始测量后，设定时间(5-8秒)内始终没有向控制机构7反馈读数，超过设定时间后控制机构7控制开启离心叶轮3、第一流量计21、第二流量计51和电磁阀52。根据先前设定好的单位时间(通常为2秒)，控制机构7周期性读取流量计的读数，并计算出单位时间内的流量值V₀。当流量计测得的连续4个单位时间内流量值V₀变化幅度不超过10ml时，说明引流管5和混流管2内的水流已经稳定，控制机构7控制开启第二红外测沙机构152和第三红外测沙机构153。

测试结果表明，当第一红外测沙机构151的读数在自身设计量程范围内时，设备不用开启离心叶轮3、第二红外测沙机构152和第三红外测沙机构153就能准确测量水体中的含沙量。设备的测量范围可达0-23000kg/m3，对低含沙量和高含沙量的溶液均能准确测量。

试验测试过程中，研究人员发现离心叶轮3运转起来后，设备的前端总是会朝着一个方向偏离。经过反复试验分析，找到其原因是离心叶轮3在推动溶液旋转的同时，由于力的作用是相互的，离心叶轮3自身会受到溶液的反推力，最终导致设备会受到一个偏转力矩的作用。另一方面，从水流通道15内流出水流具有周向的旋转分运动，这导致流出水流会扰动设备尾部的水体形成旋涡，该旋涡总是往水流旋转的反方向推动测沙设备，两者共同作用导致偏移。所以在混流管2远离离心叶轮3一端的周壁设有连接板23，如图4和图5所示，混流管2通过连接板23与壳体1固定连接，连接板23上设有多个水流通孔24，水流多次穿过连接板23，其周向的旋转运动被逐渐减小。测试表明，没有设置水流通孔24时，在连接板23分隔水流通道15形成的两个腔内内，仍然各自存在一个同方向的周向旋转运动，降低设备偏离效果不好。

进一步地，螺旋桨4包括第一桨体42和第二桨体43，第一桨体42靠近水流通道15的进液端，第二桨体43靠近水流通道15的出液端。第一桨体42的转向与离心叶轮3的转向相同，第二桨体43的转向与第一桨体42的转向相反。第一桨体42和第二桨体43通过作用提升水流的轴向运动速度，第一桨体42促进水流周向旋转，第二桨体则抑制水流周向旋转，避免设备朝一个方向偏移。

Claims (10)

1.一种水文测沙装置，其特征在于：包括壳体、混流管、离心叶轮、螺旋桨、第一驱动机构、第二驱动机构、引流管、第一红外测沙机构、第二红外测沙机构、第三红外测沙机构、电源模块和控制机构；所述壳体内设有水流通道，所述水流通道贯穿所述壳体，所述螺旋桨、所述离心叶轮和所述混流管均设于所述水流通道内，所述第一驱动机构的动力输出端与所述螺旋桨的转动轴传动连接，所述螺旋桨用于推动水流沿所述水流通道流动，所述离心叶轮位于所述混流管的上游端，所述离心叶轮的转动轴与所述第二驱动机构的动力输出端传动连接，所述离心叶轮用于推动所述水流通道内的溶液绕所述水流通道的中心轴线旋转，所述混流管的长度方向与所述水流通道的长度方向平行，所述混流管靠近所述水流通道的中心轴线，所述混流管靠近所述离心叶轮的一端设有第一流量计，所述第一流量计用于测量所述混流管内进液端的流量；

所述引流管的进液端靠近所述水流通道的进液端，所述引流管的出液端与所述混流管的中部连通，所述引流管上设有第二流量计和电磁阀，所述第二流量计用于测量所述引流管内溶液的流量，所述电磁阀用于控制所述引流管内溶液流量的大小；

所述第一红外测沙机构、所述第二红外测沙机构和所述第三红外测沙机构均与所述壳体固定连接，所述第一红外测沙机构用于测量所述离心叶轮上游端溶液中的含沙量，所述第二红外测沙机构用于测量所述混流管内进液端溶液的含沙量，所述第三红外测沙机构用于 测量所述混流管内出液端溶液的含沙量；

所述电源模块用于为整个测沙装置供电，所述控制机构与所述电源模块、所述第一红外测沙机构、所述第二红外测沙机构和第三红外测沙机构双向电连接，所述第一流量计的信号输出端和所述第二流量计的信号输出端均与所述控制机构的信号输入端相连，所述电磁阀的信号输入端、所述第一驱动机构的信号输入端和所述第二驱动机构的信号输入端均与所述控制机构的信号输出端连接。

2.根据权利要求1所述的水文测沙装置，其特征在于：所述壳体包括外壳和内壳，所述外壳和所述内壳均为圆柱体形，所述内壳设于所述外壳内，所述内壳的中心轴线与所述外壳的中心轴线平行，所述内壳的前端与所述 外壳的前端固定相连，所述内壳的后端与所述外壳的后端固定连接；所述水流通道位于所述内壳内，所述内壳与所述外壳之间设有容置腔，所述引流管、所述第一红外测沙机构、所述第二红外测沙机构、所述第三红外测沙机构、所述电源模块和所述控制机构均设于所述容置腔内。

3.根据权利要求2所述的水文测沙装置，其特征在于：所述外壳的前端设有圆台形的导流部，所述导流部的底部与所述外壳的前端相连，所述导流部的顶部与所述内壳的前端相连。

4.根据权利要求2所述的水文测沙装置，其特征在于：所述第一红外测沙机构、所述第二红外测沙机构、所述第三红外测沙机构、所述电源模块和所述控制机构均设于所述容置腔的底部。

5.根据权利要求2所述的水文测沙装置，其特征在于：所述外壳的顶部设有背鳍和尾鳍，所述背鳍位于所述外壳的中部，所述尾鳍位于所述外壳的后端，所述尾鳍设有转向舵和第三驱动机构，所述第三驱动机构的信号输入端与所述控制机构的信号输出端连接，所述第三驱动机构的动力输出端与所述转向舵的转轴传动连接，所述转向舵在所述第三驱动机构的带动下绕自身的转轴转动。

6.根据权利要求1所述的水文测沙装置，其特征在于：所述混流管内设有混流叶轮，所述混流叶轮位于所述引流管出液端与所述第三红外测沙机构的测量点之间。

7.根据权利要求1所述的水文测沙装置，其特征在于：所述螺旋桨包括第一桨体和第二桨体，所述第一桨体靠近所述水流通道的进液端，所述第二桨体靠近所述水流通道的出液端。

8.根据权利要求7所述的水文测沙装置，其特征在于：所述第一桨体的转向与所述离心叶轮的转向相同，所述第二桨体的转向与所述第一桨体的转向相反。

9.根据权利要求1所述的水文测沙装置，其特征在于：所述混流管远离所述离心叶轮一端的周壁设有连接板，所述混流管通过所述连接板与所述壳体固定连接，所述连接板上设有多个水流通孔。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的水文测沙装置的测沙方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将测沙装置投放至待测水域，待测水体在所述螺旋桨的推动下流经所述水流通道，通过所述第一红外测沙机构直接测量所述待测水体中含沙量，并将测得数据传送给所述控制机构进行比较判断；若所述第一红外测沙机构的读数在正常测定值范围内，则所述第一红外测沙机构的读数即为所述待测水体中的含沙量；

S2：若所述第一红外测沙机构读数不在正常测定值范围内或者没有读数，则所述控制机构控制所述第二驱动机构带动离心叶轮转动，同时所述控制机构控制开启所述第一流量计、所述第二流量计和所述电磁阀；

S3：当单位时间内所述第一流量计和所述第二流量计测得的读数在设定的一个比较小的范围内波动后，所述控制机构控制开启所述第二红外测沙机构和所述第三红外测沙机构，通过所述第二红外测沙机构测量所述混流管内进液端溶液的含沙量，通过所述第三红外测沙机构测量所述混流管内出液端溶液的含沙量；

S4：计算所述待测水体的含沙量：在一段时间内，记所述引流管内溶液含沙量均值为a，所述第一流量计测得读数为V₁，所述第二流量计测得读数为V₂，所述第二红外测量机构测得读数均值为b，所述第三红外测沙机构测得读数均值为c,则所述引流管内溶液含沙量均值为a＝[(V₁+V₂)c-bV₁]/V₂。

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