[发明专利]一种用于水电站坝下河道流场的监测装置

说明书

本申请公开了一种用于水电站坝下河道流场的监测装置，包括水上承载组件和连接在所述水上承载组件上的多个水下监测组件；所述水上承载组件包括能源机构和与所述能源机构电连接的转动机构、驱动机构；所述水下监测组件包括竖直的滑动轨道和设置在所述滑动轨道上的传感机构，多个所述水下监测组件上的传感机构在对应的滑动轨道上高度不一；所述滑动轨道与所述转动机构传动连接，所述转动机构能够驱动所述滑动轨道转动带动所述传感组件水平转动；所述驱动机构能够驱动所述水上承载组件在水面上移动。本申请的一个技术效果在于，本申请能够对水下信息多点、不同高度测量，改变以往装置只能进行单点测量的弊端。

技术领域

本申请属于水动力学技术领域，具体地说，涉及一种用于水电站坝下河道流场的监测装置。

背景技术

水电站是利用可再生资源，生产清洁能源的重要基础设施，水力发电是我国大力发展的能源支柱。2003年国际大坝委员会统计资料表明，全球大坝总数近49697座，中国约占52％,排名第一。2013年，全国发电设备容量达到124738万kW，较2012年装机增长8.77％，在社会经济发展的需求下,中国正进入水电大坝建设的快速发展时期。然而，水电开发也引起了一些生态和环境问题。水利水电工程通常会改变天然河流形态，使河流形成“湖-库”生态系统，引起水文、水环境变化，导致鱼类以及其它野生生物数量和生境减少等生态与环境问题，形成屏障效应、截留效应及累积效应，影响流域和区域的可持续发展。大坝产生一系列生态与环境问题,主要集中在对水资源损耗、水生生物生境变化、泥沙变化等方面。其中，大坝泄水造成的影响备受关注，但受限于流场观测手段的低效和匮乏，严重制约了探索缓解水电负面影响控制措施的提出。水电站泄水使下游河道水下流场分布复杂，对坝下水环境及生态、水生生物、水工建筑物、河床及河道边坡产生影响。具体表现为：流场分布影响营养物、污染物运输及分布；水生生物对水流流速及流向变化敏感，流场分布造成水温差异干扰鱼类洄游及产卵；复杂流场分布对水工建筑物、河床及河道边坡产生冲刷，危及水中建筑物及河道边坡安全，造成经济损失；目前流场监测装置局限于单点流速监测，尚不能展开连续监测，无法获取大范围流场信息，难以侦测不同水层流速及流向差异，缺少一种大范围、坝下河道三维流场监测的装置和手段。因此，亟需一种能够进行水电站坝下河道连续面域流场监测系统，用以监测不同水深水流流速及流向数据，从而为水环境分析、鱼类及水中建筑物保护提供科学依据。

目前，业内常用现有技术有：

长江水利委员会长江科学院公开的“一种具备监测单向水流流速的装置申请号(201720641440.4)”，其基本原理是运用水流流速与旋浆转动速率的关系监测水流流速，设置有红外发射器和红外接收器，实现了异地水流数据采集。但只能监测某一方向上水流流速，当水流流向改变时，无法及时调整测速仪，造成监测结果不精确。

李兆杰等提出的“一种悬杆式测流速装置装置(公开号CN203587612U)”，利用滑轮组组成的升降装置带动流速仪上下移动，并通过显示屏将所测结果显示，但只能定点监测流速，无法开展深水区域流场同时检测。

赵杰等提出的“一种自动寻找水流方向的河渠水流流速测量仪(申请号201510086085.4)”，运用流速传感器、转轴及流速测算系统监测流速，解决了现有技术中的河渠水流流速测量仪在使用时，由各种原因引起的流速传感器与水流方向不一致，致使测量出现误差的问题。但是该装置适用范围有限，且只能监测水体表层流速，难以实现对水体三维流场的监测。

河海大学公开的“一种倒置多普勒流速仪探头测量水体表面流速的测量装置(公开号CN108196086A)”，将每个感光板网格接收的光强信息传递给控制器，控制器内设有脉冲发生装置,通过脉冲两个时间隔点的脉冲信号计算某一点流速，能在测量的同时显示结果，提高测量效率。但局限于其工作原理，仅可观测水体表层较浅流场，难以监测较深水体不同水层流场同时监测。

发明内容

本申请的一个目的是提供一种用于水电站坝下河道流场的监测装置的技术方案。