[发明专利]基于三维时序原位观测装置的沉积物输运通量动态分析方法

权利要求书

1.基于三维时序原位观测装置的沉积物输运通量动态分析方法，所述三维时序原位观测装置包括基座、控制舱、悬沙捕获管和贯入式插针，悬沙捕获管以等深梯度均匀布设在基座的各方向上，悬沙捕获管内设置有浊度计、海流计、沉积物滤网、高度计、压差传感器和沉降管，其特征在于，所述沉积物输运通量动态分析方法具体包括以下步骤：

步骤A、基于输入悬沙浓度对沉积物的输运通量进行分析，获得沉积物输运通量S¹_(d,h,t)；

步骤B、基于捕获的沉积物高程对沉积物的输运通量进行分析，获得沉积物输运通量S²_(d,h,t)：

1)沉降管正上方安装的高度计连续测量并记录沉降管中堆积沉积物的高程H_(d,h,t)，沉降管底部的压差传感器的一端测量沉降管内部沉积物与海水的总压力另一端测量沉降管外部等高程海水压力两端压力相互作用产生压差设为△F_p(d,h,t)，则：

其中，ρ_(d,h,t)为沉积管内t-1时刻到t时刻输入沉积物的平均密度，对应的沉积物高程为△H＝H_(d,h,t)－H_(d,h,t-1)，ρ_(d,h,i)为第i时刻的沉积物密度，H_(d,h,i)为第i时刻的沉积物高程，A为沉降管底部的截面积，g为重力加速度，d为沉积物输运方向；根据上式分析该高程区间内的沉积物，获得各个时段内输入沉积物的平均密度ρ_(d,h,t)；

2)基于捕获沉积物高程的沉积物输运通量S²_(d,h,t)，与t-k到t时刻的单位面积内的平均沉降量相等，即：

建立沉积物输运通量S²_(d,h,t)与高程-压力的数学模型：

其中，A为沉降管底部的截面积，g为重力加速度，Q为悬沙捕获管的管口面积，d为沉积物输运方向，h为悬沙捕获管管口中心点与海床底之间的距离，t为当前观测的对应时刻，k为相邻两次观测的时间间隔；

步骤C、根据步骤A所获得的沉积物输运通量S¹_(d,h,t)和步骤B所获得的沉积物输运通量S²_(d,h,t)进行耦合冗余分析，进而得到沉降管内任意深度、任意时刻、任意方向的沉积物样品：

S_(d,h,t)＝k₁S¹_(d,h,t)+k₂(t)S²_(d,h,t)

其中，S_(d,h,t)为耦合分析后的沉积物样品输运通量，k₁、k₂为系数，k₁＝1-k₂，k₂＝1/(2+t)。

2.根据权利要求1所述的基于三维时序原位观测装置的沉积物输运通量动态分析方法，其特征在于：所述步骤A具体包括以下步骤：

1)海流计和浊度计连续采集并记录流经悬沙捕获管的水体的悬浮泥沙浓度SSC_(d,h,t)与流速V_c(d,h,t)；

2)建立沉积物输运通量与流速-浊度的数学模型：

获得不同方向、不同深度、不同时刻的沉积物输运通量S¹_(d,h,t)；

其中，d为沉积物输运方向，h为悬沙捕获管管口中心点与海床底之间的距离，t为当前观测的对应时刻，k为相邻两次观测的时间间隔，Q为悬沙捕获管的管口面积，SSC_(d,h,i)为第i时刻的悬浮泥沙浓度，V_c(d,h,i)为第i时刻的流速。