CN113466094A - 一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法 - Google Patents
一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113466094A CN113466094A CN202110615036.0A CN202110615036A CN113466094A CN 113466094 A CN113466094 A CN 113466094A CN 202110615036 A CN202110615036 A CN 202110615036A CN 113466094 A CN113466094 A CN 113466094A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- suspended sand
- turbidity
- concentration
- depth
- sand concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004576 sand Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 14
- 238000011160 research Methods 0.000 claims description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 3
- 238000013517 stratification Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 12
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法，步骤：建立浊度与悬沙浓度的换算模型及压强与深度的转换模型；根据待测定河口位置的最大水深确定其分层标准；根据压强与深度的转换模型求得分层标准下各待测定深度对应的压强值，将数字浊度仪的探头分别安置在各待测定深度处，采用数字浊度仪测定各待测定深度对应的浊度，最后根据浊度与悬沙浓度的换算模型将各待测定深度对应的浊度换算为各待测定深度对应的悬沙浓度，即完成河口悬沙浓度米级分层的测定。本发明方法，可以摆脱刻度绳，实时测定不同深度的悬沙浓度数据，克服了传统测定方法耗费人力物力以及测定效率低等问题，能够更为精细地表达出悬沙浓度在垂直方向上的变化情况。
Description
技术领域
本发明属于海洋测绘技术领域，涉及一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法。
背景技术
河口是河流、海洋、陆地交汇的过渡地带。河口地区资源丰富，交通运输条件便利，是人类活动的重要区域。同时，河口地区水动力条件复杂多变，地貌演变迅速，沉积过程复杂，生态环境脆弱，故研究河口海岸具有重要的科学价值。悬浮泥沙作为河口海岸水体泥沙运动的重要形式，研究其空间分布特征是河口海岸研究的重要问题。
目前，对于悬沙浓度的测定主要有两种方法：一种是人工采集水样，而后在实验室测定悬沙浓度；另一种是浊度仪测定浊度，在实验室中实现浊度和悬沙浓度的换算。前者是科研人员对调查船到达采样点后，使用带有刻度绳的采水器获取指定深度的水样，然后将水样带回实验室进行测定分析以获取悬沙浓度数据。这种方法效率低下，耗费大量的人力物力，测定时间周期较长且数据的准确性依赖于人工采集的水样。后者是科研人员将浊度仪带到船上，根据采样点处的深度等间距采集水样，现场测定浊度，然后返回实验室进行浊度数值和悬沙浓度数值的换算，从而得到悬沙浓度值。这种方法在一定程度上提高了数据的准确性，但想获取悬沙浓度垂向更加精细的分布特征，就要增加采样点处的测定层数，同样也会浪费大量的人力物力，采集效率较低。
因此，开发一种能够在现场快速获取悬沙浓度垂向精细的分布特征的方法极具现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有悬沙浓度的分层测定耗费人力物力、采集效率低等缺陷，提供一种基于数字浊度仪的河口悬沙浓度米级分层测定的方法，其具体是基于数字浊度仪进行的，数字浊度仪是一种能够直接测定浊度、温度和压强等参数的新型传感器，本发明通过对其直接测定参数进行处理获取悬沙浓度和深度，数据处理可在现场快速完成，同时可实时根据所得数据设定分层采样点，操作过程无需刻度绳参与且可实时测定不同深度的浊度信息，相比于现有测定方法，极大地提高了测定效率和精度，极具应用前景。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法，包括以下步骤：
(1)建立浊度与悬沙浓度的换算模型及压强与深度的转换模型；
(2)根据待测定河口位置的最大水深确定其分层标准；
(3)根据压强与深度的转换模型求得分层标准下各待测定深度对应的压强值(如反推出1米、2米、5米等对应的压强值，便于后续进行分层浊度测定)，将数字浊度仪的探头分别安置在各待测定深度处，此时浊度仪显示各待测定深度对应的压强值，采用数字浊度仪测定各待测定深度对应的浊度，最后根据浊度与悬沙浓度的换算模型将各待测定深度对应的浊度换算为各待测定深度对应的悬沙浓度，即完成河口悬沙浓度米级分层的测定。
数字浊度仪由水下传感器和水上显示装置组成，水下传感器测量的海水浊度值通过电缆传递到水上显示装置，在水上显示装置中显示浊度、压强等信息。将带有绳子的浊度仪探头竖直放入水中，下放绳子，直到浊度仪探头触碰到底部，记录此时的压强，进而计算出对应的深度，即为该采样点的最大深度。测定(即步骤(3))的具体做法是：将数字浊度仪的探头从水底往上提，提到相应的深度对应的压强处，将数字浊度仪悬停，测定该深度下的浊度值，循环此过程，直到数字浊度仪提出水面。将数字浊度仪测定的浊度导出，通过建立的浊度和悬沙浓度换算模型换算成悬沙浓度，这样就获得了某一区域的垂向悬沙浓度分布特征。
本发明的河口悬沙浓度米级分层测定的方法，是基于数字浊度仪进行的，在建立浊度与悬沙浓度的换算模型及压强与深度的转换模型后即可通过获取数字浊度仪的浊度、压强即可得到悬沙浓度和深度，而后在实际测试过程中通过实时获取传感器的深度测定浊度(相比于传统方法，传感器所在位置的压强可以通过显示装置实时获取，进而可以计算出传感器所在位置的深度，浊度可直接通过数字浊度仪测得)，即可方便地获取悬沙浓度垂向分布更加精细化的特征，同时也节省了人力物力，提高了测定效率，极具应用前景。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法，步骤(1)中，建立浊度与悬沙浓度的换算模型的具体操作如下：
从总测定位置中均匀选取一定数量的点，使用数字浊度仪获取浊度的数值，并取样测定悬沙浓度的数值，按照以下公式构建浊度与悬沙浓度的换算模型，求得参数a和b；
SSC＝a×Turb+b
其中SSC为悬沙浓度的数值，Turb为浊度的数值。
数字浊度仪能够接测定的是浊度数据，要想获得悬沙浓度数据，需要建立浊度与悬沙浓度的换算模型。由于在一定范围内浊度和悬沙浓度呈现良好的线性关系，本发明在同一位置采用两种方法分别测定浊度及悬沙浓度信息，一种是用数字浊度仪获取浊度数值；另一种是使用常规悬沙浓度调查规范的方法，用采水器采集水样，带回实验室通过过滤称重的方法获得悬沙浓度数值。对于指定的区域，悬沙浓度与浊度间的关系基本一致，即可完成浊度与悬沙浓度的换算模型。
如上所述的一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法，步骤(1)中，建立压强与深度的转换模型的具体操作如下：
测定当地的大气压强P0，按照以下公式构建压强与深度的转换模型；
(P-P0)×9.93＝h
其中P为数字浊度仪测得的压强，P0为该地的大气压强，压强的单位为bar，h为水深，单位为m。数字浊度仪测定的压强是以bar为单位，单位bar与单位pa之间的换算关系如下：
1bar＝100000pa。
如上所述的一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法，对于单个采样点，为了获取能够真实反映悬沙浓度垂向分布特征的数据资料，本文设计了更加精细化的分层测定标准，如下表所示，针对不同的水深范围，采用不同的分层标准。在分层间隔为2米和5米的水深范围，若相邻两个位置测定的浊度差值大于A，其中A的表达式如下所示，则说明该位置的浊度变化较大，需要对其进行加密测定，采用每1米测定一次的标准进行测定，这样才能获取精细的垂向浊度分布。
A＝min{Turb1,Turb2}×30％
其中，Turb1为位置1的浊度值，Turb2为位置2的浊度值。
分层标准
如上所述的一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法，对于大面积水域的浊度测定，为了确保调查数据的代表性，按照《海洋监测规范》中的规定，每个调查断面可设置左岸、中泓、右岸三条垂线，基本按照研究区域的宽度均匀布设，河口区域采样断面的布设应与径流扩散方向垂直，根据地形和水动力特征布设多个断面，在断面上均匀设置多个采样点，按照单点的分层标准进行测定。
有益效果：
本发明的河口悬沙浓度米级分层测定的方法，可以摆脱刻度绳，实时测定不同深度的悬沙浓度数据，克服了传统测定方法耗费人力物力以及测定效率低等问题，能够更为精细地表达出悬沙浓度在垂直方向上的变化情况，极具应用前景。
附图说明
图1为本发明的河口悬沙浓度米级分层测定的方法的步序流程图；
图2为本发明的测定方法和传统测定方法测得的悬沙浓度剖面图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步阐述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法，其步骤如图1所示，具体如下：
(1)建立浊度与悬沙浓度的换算模型及压强与深度的转换模型；
建立浊度与悬沙浓度的换算模型的具体操作如下：
从总测定位置中均匀选取一定数量的点，使用数字浊度仪获取浊度的数值，并取样测定悬沙浓度的数值，按照以下公式构建浊度与悬沙浓度的换算模型，求得参数a和b；
SSC＝a×Turb+b
其中SSC为悬沙浓度的数值，Turb为浊度的数值；
建立压强与深度的转换模型的具体操作如下：
测定当地的大气压强P0，按照以下公式构建压强与深度的转换模型；
(P-P0)×9.93＝h
其中P为数字浊度仪测得的压强，P0为该地的大气压强，压强的单位为bar，h为水深，单位为m；
(2)根据待测定河口位置的最大水深基于下表确定其分层标准；
(3)根据压强与深度的转换模型求得分层标准下各待测定深度对应的压强值，将数字浊度仪的探头分别安置在各待测定深度处，采用数字浊度仪测定各待测定深度对应的浊度，最后根据浊度与悬沙浓度的换算模型将各待测定深度对应的浊度换算为各待测定深度对应的悬沙浓度，即完成河口悬沙浓度米级分层的测定；
对于大面积水域的浊度测定，为了确保调查数据的代表性，按照《海洋监测规范》中的规定，每个调查断面可设置左岸、中泓、右岸三条垂线，基本按照研究区域的宽度均匀布设，河口区域采样断面的布设应与径流扩散方向垂直，根据地形和水动力特征布设多个断面，在断面上均匀设置多个采样点，按照单点的分层标准进行测定。
为了验证本文的河口悬沙浓度米级分层测定方法，该部分基于2021年4月份长江口悬沙浓度数据进行验证分析。对同一个点分别采用传统的测定方法和本文提出的测定方法进行悬沙浓度的测定，绘制不同的剖面图(如图2所示)。分析图2可以明显看出，传统测定方法无法精细地表现出不同深度的浓度变化，而本文提出的米级分层测定方法则可以较为清晰地表现出悬沙浓度在垂直方向上不同深度之间的差异性，验证了本文提出的米级分层测定方法的优越性。
经验证，本发明的基于河口悬沙浓度米级分层测定方法，可以摆脱刻度绳，实时测定不同深度的悬沙浓度数据，克服了传统测定方法耗费人力物力以及测定效率低等问题，能够更为精细地表达出悬沙浓度在垂直方向上的变化情况，极具应用前景。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，这些仅是举例说明，在不违背本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。
Claims (5)
1.一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)建立浊度与悬沙浓度的换算模型及压强与深度的转换模型；
(2)根据待测定河口位置的最大水深确定其分层标准；
(3)根据压强与深度的转换模型求得分层标准下各待测定深度对应的压强值，将数字浊度仪的探头分别安置在各待测定深度处，采用数字浊度仪测定各待测定深度对应的浊度，最后根据浊度与悬沙浓度的换算模型将各待测定深度对应的浊度换算为各待测定深度对应的悬沙浓度，即完成河口悬沙浓度米级分层的测定。
2.根据权利要求1所述的一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法，其特征在于，步骤(1)中，建立浊度与悬沙浓度的换算模型的具体操作如下：
从总测定位置中均匀选取一定数量的点，使用数字浊度仪获取浊度的数值，并取样测定悬沙浓度的数值，按照以下公式构建浊度与悬沙浓度的换算模型，求得参数a和b；
SSC＝a×Turb+b
其中SSC为悬沙浓度的数值，Turb为浊度的数值。
3.根据权利要求1所述的一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法，其特征在于，步骤(1)中，建立压强与深度的转换模型的具体操作如下：
测定当地的大气压强P0，按照以下公式构建压强与深度的转换模型；
(P-P0)×9.93＝h
其中P为数字浊度仪测得的压强，P0为该地的大气压强，压强的单位为bar，h为水深，单位为m。
4.根据权利要求1所述的一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法，其特征在于，所述根据待测定河口位置的最大水深确定其分层标准具体是基于下表确定的；
5.根据权利要求1所述的一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法，其特征在于，每个调查断面可设置左岸、中泓、右岸三条垂线，按照研究区域的宽度均匀布设，河口区域采样断面的布设与径流扩散方向垂直，根据地形和水动力特征布设多个断面，在断面上均匀设置多个采样点，按照单点的分层标准进行测定。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110615036.0A CN113466094A (zh) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110615036.0A CN113466094A (zh) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113466094A true CN113466094A (zh) | 2021-10-01 |
Family
ID=77872127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110615036.0A Pending CN113466094A (zh) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113466094A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107063770A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-08-18 | 上海河口海岸科学研究中心 | 一种基于透射光浊度仪控制的亚潮带区域近底多层悬沙样品的采集方法及其装置 |
| CN107798176A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-03-13 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | 一种高低浓度自适应的泥沙运动数值模拟方法 |
-
2021
- 2021-06-02 CN CN202110615036.0A patent/CN113466094A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107063770A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-08-18 | 上海河口海岸科学研究中心 | 一种基于透射光浊度仪控制的亚潮带区域近底多层悬沙样品的采集方法及其装置 |
| CN107798176A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-03-13 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | 一种高低浓度自适应的泥沙运动数值模拟方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 杨世伦;李鹏;郜昂;张经;: "《基于ADP-XR和OBS-3A的潮滩水文泥沙过程研究 以胶州湾北部红岛潮滩为例》", 海洋学报(中文版), no. 05, 13 September 2006 (2006-09-13), pages 8 - 20 * |
| 邢超锋 等: "《ASM在近底泥沙浓度剖面观测中的应用研究》", 《泥沙研究》, no. 6, 15 December 2015 (2015-12-15), pages 46 - 51 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Staehr et al. | Lake metabolism and the diel oxygen technique: state of the science | |
| CN106767687B (zh) | 一种利用遥感含水量测量滩涂高程的方法 | |
| CN109060056B (zh) | 一种非接触式雷达测流的河道断面流量计算方法 | |
| Long et al. | Oxygen exchange and ice melt measured at the ice-water interface by eddy correlation | |
| CN106769705B (zh) | 一种非接触式推移质输沙率的测量装置及测量方法 | |
| CN115144095B (zh) | 基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定方法及系统 | |
| CN101526515B (zh) | 一种溶质运移弥散性参数测定方法及其测量装置 | |
| CN110162905A (zh) | 一种基于内源释放的大型浅水湖泊模型及其构建方法 | |
| CN108267569A (zh) | 海洋净群落生产力和呼吸速率原位培养装置及其方法 | |
| CN111461503B (zh) | 基于微生物p/r值评估河流减水河段环境流量的方法 | |
| CN114971295A (zh) | 改善通江湖泊候鸟栖息地生境的水库调度方法及系统 | |
| CN102288646A (zh) | 一种海水中泥沙浓度垂向分布的原位自动监测方法及系统 | |
| CN207263133U (zh) | 测量人工鱼礁山模型有效截面积的实验装置 | |
| CN113466094A (zh) | 一种河口悬沙浓度米级分层测定的方法 | |
| CN112254764A (zh) | 一种堤坝渗漏通道快速定位监测系统及方法 | |
| CN117109522A (zh) | 沉降水位一体化监测装置 | |
| CN105606075B (zh) | 一种基于局部风速的大型浅水湖泊水华微囊藻垂向分布模式的判别方法 | |
| CN206096510U (zh) | 一种岛礁大气边界层底层结构和海气通量交换观测塔 | |
| CN116665037A (zh) | 基于高光谱的水生态流量监测方法 | |
| CN113673155B (zh) | 一种基于支持向量机的水域含沙量反演方法 | |
| CN110346247B (zh) | 一种吹填区底泥盐分扩散系数中尺度试验测定方法 | |
| CN109323891A (zh) | 一种估算湖泊真光层深度的方法 | |
| CN203229939U (zh) | 一种可原位评价饱和土渗透特征的环境孔压静力触探探头 | |
| Blumberg et al. | Flow balances in St. Andrew Bay revealed through hydrodynamic simulations | |
| CN100504383C (zh) | 一种土壤粗糙度的测量方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |