CN216847792U - 基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置及测定方法，包括两个竖直相对设置的L型固定平板，在L型固定平板上套合有水平设置的水平支撑平板，水平支撑平板通过固定旋钮固定连接在两个L型固定平板上，在水平支撑平板的两端滑动连接有水平伸缩平板；两个L型固定平板下端固定在测量盒的两侧，测量盒通过信号天线与数据采集与控制终端相连；数据采集与控制终端与移动显示终端电性连接。本实用新型的基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置，结构简单，便携且容易安装。通过不同层面的压差传感器测直接测出不同层面单位泥沙浓度，建立的不同层面水沙数学计算公式，即可求得断面不同层面含沙量，方便快捷。

Description

基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置

技术领域

本实用新型属于水土监测技术领域，涉及一种基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置实用新型。

背景技术

一直以来，水资源研究的重点便是水库、河流的泥沙问题，泥沙含量一方面对水库的安全运行、河床水位上升以及周边生态环境等造成较大的不良影响；另一方面河流中泥沙通过输水渠道运移，势必会导致渠道淤积、灌溉效率的降低等问题；如何科学合理的治沙，有效调度水沙运移的空间位置、时间效率其关键在于对泥沙含量的精准检(监)测。

传统的检测方法是基于水沙分离、烘干等采用不同的装置来进行泥沙干容重的测定，时间周期长且工序复杂；科学技术进一步提高的，一套套全自动的设备(集成一体化)应运而生，在泥沙检测中的到了广泛的应用，但是其装置结构复杂、笨重、以及代表性(精度)还是存在一些不足，因此，继续研究一种便携式高效性的泥沙含量检测装置是解决目前难点的关键，本实用新型提出一种大渠道多层面高精度泥沙测定装置及方法，进一步为泥沙含量测定领域的研究提供一种技术支撑。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置，利用压差传感器和智能移动控制器实现多层面高精度泥沙测定，实现快速精准泥沙含量测定。

本实用新型所采用的技术方案是，基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置，包括两个竖直相对设置的L型固定平板，在L型固定平板上套合有水平设置的水平支撑平板，水平支撑平板通过固定旋钮固定连接在两个L型固定平板上，在水平支撑平板的两端滑动连接有水平伸缩平板；两个L型固定平板下端固定在测量盒的两侧，测量盒通过信号天线与数据采集与控制终端相连；数据采集与控制终端与移动显示终端电性连接。

本实用新型的特点还在于，

水平伸缩平板的两端设置有调平旋钮。

水平支撑平板上设置有嵌入式凹槽轨道，水平伸缩平板的下端面设置有与凹槽轨道相适应的滑块。

水平伸缩平板沿长度方向开有条形槽a，水平支撑平板设有与条形槽a相适应的条形槽b，水平伸缩平板与水平支撑平板通过穿过条形槽a、条形槽b的卡位器固定位置。

卡位器为螺栓。

水平伸缩平板与水平支撑平板还可采用U型卡进行固定。

测量盒从前到后均匀设置有多个层面，每个层面设置有一对L型圆管；每对L型圆管的上端联通有一个压差传感器、下端分别连通到测量盒两个侧面的进水口，其中，一根圆管的进水口处安装有过滤网，另一根圆管进水口为自然状态，多对进水口依次沿测量盒侧面对角线方向均匀布置。

压差传感器位于测量盒上表面，测量盒上端还设置有传感器保护盒，传感器保护盒将各个压差传感器密封起来。

水平伸缩平板远离L型固定平板的端部设置有水平仪。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置能通过不同层面的压差传感器测直接测出不同层面单位泥沙浓度，建立的不同层面水沙数学计算公式，即可求得断面不同层面含沙量，方便快捷。

(2)本实用新型的基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置，与传统测试方式相比，该装置结构简单，便携且容易安装。工作时，将本测流装置安放不同大型河道、渠道上方，然后调平、固定即可进行测量。本装置时效性以及测量精度方面远远高于目前的相关泥沙设备。

(3)本实用新型的基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置的结构新颖独特，采用定点、多层样本对比以及无线传输设备完成了渠道泥沙的数据采集以及传输，移动控制端的显示与监控；只要把本装置正确安装到渠道上方，接通电源就可以实现泥沙的在线检测；该装置结构简单，耗电量低，便于携带，安装成本低，能够实现数据的无线传输，可以广泛的应用于不同河道、大渠道断面不同位置泥沙测定工作，进一步对水沙含量对河道、灌区后续研究奠定理论基础，有一定的推广价值。

附图说明

图1是本实用新型基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置的结构示意图；

图2是本实用新型基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置的测量盒的剖面图；

图3是本实用新型基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置的测量盒的结构示意图；

图4是本实用新型基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置的泥沙测定原理图。

图中：1：进水孔，1-1：带滤网进水孔，1-2常规进水孔，1-3滤网；2：测量盒，2-1：L型圆管a、2-2:L型圆管b；3：传感器保护盒；4：压差传感器；5：数据采集与控制终端；6：信号天线；7：移动显示终端；8：水平支撑平板；9：水平伸缩平板；10：L型固定平板；11：水平仪；12：调平旋钮；13：固定旋钮；14：卡位器；15：条形槽a。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作出详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。

本实用新型的基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置，其结构如图1-3所示，包括两个竖直相对设置的L型固定平板10，在L型固定平板10上套合有水平设置的水平支撑平板8，水平支撑平板8通过固定旋钮13固定连接在两个L型固定平板10上，在水平支撑平板8的两端滑动连接有水平伸缩平板9；两个L型固定平板10下端固定在测量盒2的两侧，测量盒2通过信号天线6与数据采集与控制终端5相连；数据采集与控制终端5与移动显示终端7电性连接。

水平伸缩平板9的两端设置有调平旋钮12。

水平支撑平板8上设置有嵌入式凹槽轨道，水平伸缩平板9的下端面设置有与凹槽轨道相适应的滑块。

水平伸缩平板9沿长度方向开有条形槽a15，水平支撑平板8设有与条形槽a相适应的条形槽b，水平伸缩平板9与水平支撑平板8通过穿过条形槽a、条形槽b的卡位器14固定位置。

卡位器14为螺栓。

水平伸缩平板9与水平支撑平板8还可采用U型卡进行固定。

测量盒2从前到后均匀设置有多个层面，每个层面设置有一对L型圆管；每对L型圆管的上端联通有一个压差传感器4、下端分别连通到测量盒2两个侧面的进水口，其中，一根圆管的进水口处安装有过滤网，另一根圆管进水口为自然状态，多对进水口依次沿测量盒2侧面对角线方向均匀布置。

压差传感器4位于测量盒2上表面，测量盒2上端还设置有传感器保护盒3，传感器保护盒3将各个压差传感器4密封起来。

水平伸缩平板9远离L型固定平板10的端部设置有水平仪11。

本实用新型的测量盒、水平支撑平板、伸缩平板、传感器保护盒、双L型固定平板材质为不锈钢。一方面，保证其在混合水中减小其腐蚀性；另一方面，测量过程中不发生变形，保护位置的准确性，测定泥沙代表性强、准确度高。同时，测量盒为两块板焊接，内部开有槽对应位置开有孔用于放置L型圆管(交错、成对布设)，保证成对的圆管一端流体进入，在另外一端安装压差传感器，测定对应压力值。其尺寸大小本专业的技术人员在设计、生产时可按照该装置适用的河道、大渠道的宽度、深度来自行定夺。

实施例：

具体使用时，本装置操作简单易学，可适用于非专业人员操作，便于推广。首先，确定检测点的位置，将水平支撑平板8套合在双L型固定平板10上，并通过固定旋钮13固定；其次，将伸缩平板9与水平支撑平板8用卡位器14固定相对位置；然后，将装置放进大渠道横断面，调节调平旋钮12，使水平仪中的气泡是居中，此时装置便安装完毕；通过移动显示终端7接通装置电源开始测量，测量所得数据将通过数据采集与控制终端5传送到移动显示终端7，在移动显示终端上可以储存历史数据和显示实时数据；测定工作结束后，通过固定旋钮13以及卡位器14拆卸装置，便于携带及远距离运输。

本装置通过交错等间距(垂直距离)、成对布设的L型圆管来对相应点位泥沙含量取样在线测定，根据如下计算出不同层面不同点位的泥沙含量。

本装置设置8个层面，每个层面有一对L型圆管共16根不同长度的管道，每对圆管一端进水，另一端联通一个压差传感器，同时，一根圆管进水端表面安装过滤网，为带滤网进水孔1-1，对应L型圆管a2-1；另外一根圆管进水端为自然状态，为常规进水孔1-2，对应L型圆管b2-2。

接近渠底位置为第一层面，

以第一层一对管为例，如图4所示，推导公式如下：

P₁＝P₁′；P₂＝P₂′；(等大反向)

F_1-1/S＝P₁＝ρ_水gh₁；F_1-2/S＝P₂＝ρ_混gh₂；

m₁＝ρ_混Sh₂-ρ_水Sh₁＝(F_1-2-F_1-1)/g

ρ_混指的未加过滤网一侧圆管内泥沙水混合密度，S为圆管过水面断面面积，即圆管横截面积，

即：

则依次递推，不同层面单位体积泥沙含量，不同层面单位体积泥沙含量cs_n具体计算如下，其中n表示不同层面，n为正整数；

其中：F_n-1为第n个层面对应的有滤网进水圆管上压差传感器的测得压力值，F_n-2为第n个层面对应的无滤网进水圆管上压差传感器的测得压力值ρ_水为水密度取1g/cm³；α为密度修正系数，与滤网孔径有关，具体对应关系如下：

滤网目数2000目，孔尺寸0.0065mm，α取值1.45；

滤网目数5000目，孔尺寸0.0026mm，α取值1.20；

滤网目数10000目，孔尺寸0.0013mm，α取值1.08。

本实用新型装置的结构特点，传统的泥沙测定方法，在某一点位，用水桶取样，需要等待水桶中泥沙与水分层静止后，倒掉表面的水层，留下桶底的湿沙，烘干称重法来计算出泥沙含量，时效性以及精确度不高。本实用新型和的基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置，与现有技术相比，该装置能通过不同层面的压差传感器测直接测出不同层面单位泥沙浓度，建立的不同层面水沙数学计算公式，即可求得断面不同层面含沙量。

此外传统的泥沙测定方法，需要通过选点、采样、静止、离心泵、烘干、称重等操作步骤所制作的测定装置，装置的体积大而且笨重，安装以及拆卸清洗相对会费时费力等，操作复杂以及时效性相对较差；另一方面，采样点的选取不一定有代表性，且采样点样本规范性不够支撑检测结果，降低了测定的精度。本实用新型基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置，与传统测试方式相比，该装置结构简单，便携且容易安装。工作时，将本测流装置安放不同大型河道、渠道上方，然后调平、固定即可进行测量。本装置时效性以及测量精度方面远远高于目前的相关泥沙设备。

目前国内外的泥沙测定装置种类繁多，但由于装置结构笨重、价格昂贵、测定点位代表性不强、测量精度不高、安装困难等，使得其使用范围受到限制，推广使用不够理想。大渠道多层面高精度远程泥沙测定装置及方法结构简单，操作方便，成本较低，且测定精度高、适用性强，能够在一定程度上解决大渠道泥沙测定的短板和弊端，因此具有广阔的应用前景。

以上描述了本实用新型的基本原理、主要特征以及本实用新型的优点，本行业的专业技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施方式的限制，上述实施方式中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都将落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置，其特征在于，包括两个竖直相对设置的L型固定平板(10)，在所述L型固定平板(10)上套合有水平设置的水平支撑平板(8)，所述水平支撑平板(8)通过固定旋钮(13)固定连接在两个L型固定平板(10)上，在所述水平支撑平板(8)的两端滑动连接有水平伸缩平板(9)；两个L型固定平板(10)下端固定在测量盒(2)的两侧，所述测量盒(2)通过信号天线(6)与数据采集与控制终端(5)相连；所述数据采集与控制终端(5)与移动显示终端(7)电性连接。

2.根据权利要求1所述的基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置，其特征在于，所述水平伸缩平板(9)的两端设置有调平旋钮(12)。

3.根据权利要求1所述的基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置，其特征在于，所述水平支撑平板(8)上设置有嵌入式凹槽轨道，所述水平伸缩平板(9)的下端面设置有与所述凹槽轨道相适应的滑块。

4.根据权利要求1所述的基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置，其特征在于，所述水平伸缩平板(9)沿长度方向开有条形槽a，所述水平支撑平板(8)设有与所述条形槽a相适应的条形槽b，所述水平伸缩平板(9)与水平支撑平板(8)通过穿过条形槽a、条形槽b的卡位器(14)固定位置。

5.根据权利要求4所述的基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置，其特征在于，所述卡位器(14)为螺栓。

6.根据权利要求1或4所述的基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置，其特征在于，所述水平伸缩平板(9)与水平支撑平板(8)还可采用U型卡进行固定。

7.根据权利要求1所述的基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置，其特征在于，所述测量盒(2)从前到后均匀设置有多个层面，每个层面设置有一对L型圆管；每对L型圆管的上端联通有一个压差传感器(4)、下端分别连通到测量盒(2)两个侧面的进水口，其中，一根圆管的进水口处安装有过滤网，另一根圆管进水口为自然状态，多对进水口依次沿所述测量盒(2)侧面对角线方向均匀布置。

8.根据权利要求7所述的基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置，其特征在于，所述压差传感器(4)位于测量盒(2)上表面，所述测量盒(2)上端还设置有传感器保护盒(3)，所述传感器保护盒(3)将各个压差传感器(4)密封起来。

9.根据权利要求1所述的基于多层面的大渠道高精度泥沙测定装置，其特征在于，所述水平伸缩平板(9)远离L型固定平板(10)的端部设置有水平仪(11)。

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