[发明专利]一种高含沙浑水异重流检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及高含沙浑水检测领域，具体涉及一种高含沙浑水异重流检测系统。

背景技术

我国是一个洪涝灾害严重的国家，修建水库是人类减少洪涝灾害的一项重要工程措施。但在河流特别是多沙河流上修建水库，由于大坝的挡水作用，水流流速降低，上游来沙在库区的淤积速率增加，造成有效的库容减少，水库寿命缩短。在水库中挟有大量细泥沙的洪水进入水库壅水区后，浑水中的粗泥沙不能继续为水流所挟带，淤积在水库的进口部位，含有细颗粒泥沙的高含沙浑水，则与库内清水形成一定的密度差，由此产生压力的差别，开始潜入水库底部，形成库区高含沙浑水异重流。潜入点标志着异重流已经开始形成。在某些情况下，异重流会带来很大危害。但如果合理利用异重流特性，在水库减淤，给水排水工程设计与运用等方面可获得很大效益。在高含沙河流上修建蓄水水库和水电站时，设置底孔，合理运用在库底运动的高含沙浑水异重流可把泥沙排走，减少水库淤积，是水库减淤的主要措施。

异重流是两种密度不同的流体因密度差异而产生的相对流动，又称密度流。水利工程中常见的异重流现象有：湖泊、水库及河流、渠道中的浑水异重流；河口段的盐水楔异重流；火电厂取、排水口附近的温差异重流等。

在实际的水库排水排沙管理中，为了掌握“蓄清排浑”的最佳时机，有效减少水库的泥沙淤积，需要对异重流发生、增长、稳定、消退的全过程进行跟踪监测。在异重流测量工作中，以前主要靠估计采样水深，多次试探取样，人工判断浑水层深度和厚度。该方法测量精度低，劳动强度大，测量时间长，容易延误“蓄清排浑”的最佳时机。目前有根据光电传感器原理和泥沙颗粒的阻光效应采取的光电式清浑水界面探测器，在小浪底水库异重流测量中，取得了良好的应用效果。但由于光电传感器测量含沙量量程小，此设备只能测出清浑水含沙量临界值，不能连续测量高含沙量及其垂直分布情况。因此，为了更好地跟踪监测异重流变化过程，有必要实现异重流的实时跟踪监测，为黄河流域库区的排水排沙起到监督与管理服务。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题和不足，提供一种结构简单、设计合理、安装灵活、能够实现在线实时监测的高含沙浑水异重流检测系统。

本发明通过以下技术方案实现：一种高含沙浑水异重流检测系统，包括信号检测系统、数据传输系统、控制系统、控制面板，各系统顺序相连，信号检测系统包含测量支撑杆及由下至上依次安装在测量支撑杆上的流速检测模块，超声波含沙量监测模块，深度传感器，水温传感器，所述测量支撑杆的上部通过线缆固定在转盘上，转盘与支架横杆的一端转动连接，支架横杆的另一端与电机连接，所述电机安装在支撑架上；所述控制系统包含电源模块，及分别与电源模块连接的数据处理模块及单片机控制模块。

根据上述的高含沙浑水异重流检测系统，数据处理模块包含信号调理模块、A/D转换模块，所述信号调理模块与信号检测系统相连接，采集流速检测模块、超声波含沙量检测模块、深度传感器、水温传感器传输的信号，信号调理模块与A/D转换模块相连接，所述A/D转换模块与单片机控制模块相连接。

根据上述的高含沙浑水异重流检测系统，所述信号检测系统还包含固定在测量支撑杆上的多通道信号处理系统，流速检测模块，超声波含沙量检测模块，深度传感器，水温传感器分别通过多通道信号处理系统与信号调理模块连接。

根据上述的高含沙浑水异重流检测系统，所述超声波含沙量检测模块包含对称固定安装在测量支撑杆上的四波束超声波传感器。

根据上述的高含沙浑水异重流检测系统，所述深度传感器为中间带有通气导管和电缆的纺锤形结构。

优选的，所述深度传感器包含正压腔、负压腔、上部封头、压力感应膜片、外腔壁及设置在外腔壁上的反冲洗装置。

根据上述的高含沙浑水异重流检测系统，所述流速检测模块包含流速仪，安装在流速仪前端的带扇叶的叶轮，与流速仪后端固定连接的编码器，放置编码器的防水密封仓，及与防水密封仓相连接的导流尾翼；所述编码器通过防水的带轴与叶轮活动连接。

根据上述的高含沙浑水异重流检测系统，所述单片机控制模块通过GPRS网络与上位机连接。

根据上述的高含沙浑水异重流检测系统，所述控制面板为触摸屏控制面板，包含数据显示模块，报警提示模块及触屏控制模块，所述触屏控制模块控制电机拖动集成在测量支撑杆上的传感器，实现在库区不同深度的异重流数据检测。

本发明具有以下优点：