[发明专利]一种泥沙群体沉速的测量方法及测量装置

权利要求书

1.一种泥沙群体沉速测量方法采用的测量装置，其特征在于，该装置包括沉降筒、多个测压设备和计算机三部分；沉降筒为垂直放置的任意截面形状的柱状容器，边壁沿垂向均匀布置多个测压孔，测压孔的个数不少于3个；测压设备垂直安装在测压孔中，并与边壁密封，测压设备的感压元件的中心与测压孔中心齐平；各测压设备与计算机相连，在计算机的控制下同步测量压强，并将测量结果实时传回计算机进行分析和存储。

2.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述测压设备为浑水压强测量仪器。

3.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述柱状容器，高度不小于1m，所述测压孔的个数不少于3个。

4.一种采用如权利要求1所述测量装置的泥沙群体沉速测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将待测沙浆盛入沉降筒，静置沙浆待液面恢复平静后，通过计算机开启各测压设备开始按设定的频率同步测量浑水压强，各测压设备将实时测量的压强传回计算机；

2）根据各测压设备测量的压强计算沙浆在任意时刻t的平均含沙量：设测压设备的个数为N，各测压设备2及所在的水平面分别编号为n（n=1,2,…N）,水平面n距离沙浆液面的高差为H_n(n=1,2,…N)，测压设备n在任意时刻t的压强读数为P_n(t)(n=1,2,…N)，各测压设备测量压强的频率为f＝1/Δt，其中Δt为测压时间间隔；根据静水压强的定义，水平面n与液面之间的沙浆在任意时刻t的体积平均容重为：

γn‾(t)=Pn(t)Hn,(n=1,2,...N)---(1)]]>

根据质量含沙量的定义，水平面n与液面之间的沙浆的平均含沙量与体积平均容重之间满足如下关系：

Sn‾(t)=γsγn‾(t)-γγs-γ,(n=1,2,...N)---(2)]]>

式中γ_s为待测泥沙的干容重，γ为水的容重；

3）根据式（2）求得所有水平面与液面之间的沙浆的平均含沙量，得到水平面n与水平面n-1之间的沙浆在时刻t的平均含沙量为：

Sn-1,n‾(t)=HnSn‾(t)-Hn-1Sn-1‾(t)Hn-Hn-1,(n=1,2,...N)---(3)]]>

将取为与液面高差为(H_n+H_n-1)/2的平面处的含沙量，插值得到水平面n处的含沙量S_n(t)；

Sn(t)=Sn-1,n‾(t)+Sn,n+1‾(t)2,(n=1,2,...N)---(4)]]>

4）根据输沙率的定义，时刻t-Δt至t+Δt之间通过水平面n的泥沙量除以沉降筒截面面积A及时间即为输沙率g_n(t)，计算如下：

gn(t)=(Sn‾(t+Δt)-Sn‾(t-Δt))HnA2AΔt,(n=1,2,...N)---(5)]]>

将g_n(t)取为水平面n在时刻t的瞬时输沙率；

5）根据式（4）和式（5）得到任意时刻t距液面高差为H_n处的泥沙的群体沉降速度ω_n(t)为：

ωn(t)=gn(t)Sn(t),(n=1,2,...N)---(6).]]>