[发明专利]一种测量浑水流量浓度方法及引水装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量方法及装置，特别是关于一种测量浑水流量浓度方法及引水 装置。

背景技术

流量浓度C_Q是指浑水中泥沙等固体颗粒（以下统称泥沙）的流量Q_S和浑水总流量 Q之比，其和体积浓度C_V（泥沙体积V_S'和浑水总体积V'之比）以及质量浓度C_M（泥 沙质量M_S和浑水总质量M之比）类似，但概念不同。

在有压流动中，长度为L的直管面积为A，如假定泥沙占过流面积为A_S，则体积 浓度C_V＝V_S'/V'＝A_S·L/(A·L)＝A_S/A，即体积浓度C_V实际上反映的是泥沙过流面积A_S和总面积A之比，但流量浓度C_Q则不仅和面积比有关，还和泥沙的运动速度v_S及浑水 平均流速v有关，流量浓度C_Q和体积浓度C_V之间的关系为 C_Q＝Q_S/Q＝A_S·v_S/(A·v)＝C_v·v_S/v，只有在v_S＝v的条件下，C_Q＝C_V。在流动的浑水中， 由于泥沙和水等液体的密度不同，且固体无法自主流动，受水流速度大小和方向变化 等影响，固体颗粒和水体各以不同的速度运动，形成固相和液相两个不同的流速场。 也就是说，在大多数断面、大多数压力及速度条件下，固体颗粒的速度v_S不等于清水 流速v_W，即v_S≠v,C_Q≠C_V。

众所周知，在有压流动中，如没有分支流动和空气腔存在，在有压管道内总流量 不变的条件下，任何过流断面的流量Q都应当相等。扩大到浑水流动，在满足上述条 件并没有沉积的情况下，任何断面的泥沙流量Q_S也应相等，则泥沙流量浓度C_Q也应相 等。但是，体积浓度C_V则不同，C_V＝C_Q·(v/v_S)，在不同的测量点，体积浓度C_V会因 泥沙速度和浑水总流速之间的比b(b＝v/v_S)不同而不同。而目前常用的超声波衰减法、 光电法（红外线法）和γ射线法等多种浓度测量方式，测量的均为某一管道长度上泥 沙体积与浑水总体积（或泥沙质量与浑水总质量）之比，均为体积浓度C_V（如测量的 是质量浓度C_M，可在测量确定泥沙密度ρ_S和清水密度ρ_W后换算为体积浓度， C_V＝C_M·ρ_S/(ρ_S-C_M·ρ_S+C_M·ρ_W)）。

就泥沙浓度的测量来说，目前还存在两个问题亟待解决：一是体积浓度C_V因测量 断面不同而不同，任何一个断面的体积浓度C_V都无法代表整个有压管道内的浓度；二 是尽管流量浓度C_Q能保持各断面相等，也能代表有压管道内浓度，但目前还没有测量 方法及仪器设备。因此，有必要提供一种测量流量浓度C_Q的方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种静水状态下测量体积浓度即可知流量浓 度的浑水流量浓度方法及引水装置。