[发明专利]一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法

说明书

本发明公开了一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法，所述的监测与预报装置包括基站A、基站B和监测点，基站A与基站B分布在海湾入口的两侧海角连线的最短路径处，所述监测点与基站A和基站B均无线通信连接。本发明可以实时获取选取断面处垂直断面向和平行断面向海水流速数据值，并通过通信模块以无线电波通信方式将数据信息发送至任意基站处，提高了数据传输的时效性，实现海湾纳潮量的实时监测，并通过驱动器带动监测模块进行角度纠正，使垂直向测速传感器和水平向测速传感器测得的水流数据均为与选取端面垂直和平行的水流流速，可以提高数据的准确度，从而减小计算的误差值，提高纳潮量计算的精确度。

技术领域

本发明涉及水文地质监测技术领域，特别涉及一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法。

背景技术

海湾的纳潮量是指一个海湾可以接纳的潮水的体积，这是表征半封闭海湾生命力的重要指标，其大小的变化直接影响到海湾的潮流特性，从而影响海湾冲淤能力、海湾与外海的水交换强度以及污染物的迁移扩散，从而制约着海湾的自净能力和环境容量，对于维护海湾良好的生态环境至关重要，还有可能破坏水动力条件与海湾形态之间的动态平衡。

海湾纳潮量的定义为海湾高潮水量与低潮水量之差，纳潮量的数值主要取决于海湾高、低潮时潮位的变化和海域面积的变化。纳潮量的计算，通常采用以下公式式中，W为纳潮量；S1、S2分别为平均高、低潮潮位的水域面积；h1、h2分别为S1、S2所对应的潮高。李希彬等在《东海大堤对湛江湾水动力环境影响的研究》中提出一种通过断面的通量来计算纳潮量的方法，其计算公式为：；其中；，其中n为断面上的监测点数，u、v分别为某一监测点某一时间的垂直断面向和平行断面向海水流速，h为对应时间和监测点处水深,l_u、l_v分别为监测点的垂直断面向和平行断面向宽度，Q_u和Q_v分别是单位时间内通过断面的垂直断面向和平行断面向水通量，t₁和t₂分别是涨潮或落潮开始和结束时的时间，得到Q即为即为一个涨潮或落潮周期内通过断面的水通量。

在采用断面的通量来计算纳潮量的方法需要建立足够数量的观测点以获取相邻海角间最短断面的水流流速，从而计算断面的水通量。但实际实施过程中，由于海底流场的复杂性，承载监测设备的浮体处于不规则摆动状态，这导致难以精确获取垂直断面向和平行断面向的精确流速，使得计算的纳潮量与实际值偏差较大。为此，我们提出一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法，所述的监测与预报装置包括基站A、基站B和监测点，基站A与基站B分布在海湾入口的两侧海角连线的最短路径处，所述监测点与基站A和基站B均无线通信连接，且监测点均匀分布在基站A与基站B的连线路径上。

所述监测点包括浮体、供电模块、通信模块、连接模块、监测模块、锚链和锚头，用于获取基站A与基站B的连线断面上垂直和平行向的流速值，所述供电模块和通信模块均安装于浮体内部，所述连接模块安装于浮体下端，所述连接模块通过万向传动轴与监测模块连接，所述监测模块与锚链转动连接，且监测模块在锚链和锚头的重力作用下完全浸入水中。

所述连接模块包括防水罩、微控制器、倾角传感器、驱动器和转角传感器，所述驱动器安装于防水罩的中部，且驱动器的动力输出端与万向传动轴的输入端连接，所述微控制器、倾角传感器和转角传感器均安装于防水罩的内部。

所述监测模块包括外筒体、调节器、垂直向测速传感器和水平向测速传感器，所述外筒体上端与万向传动轴的输出端连接，下端通过万向节与锚链连接，所述垂直向测速传感器和水平向测速传感器均通过调节器与外筒体连接。

进一步的，所述供电模块为太阳能发电板及其附件。