[发明专利]一种高泥沙河道大断面自动测流的方法

说明书

本发明属于水文水资源行业自动流量测流，主要监测河流、渠道等天然河道高泥沙大断面的流向、流速和流量技术领域，尤其是一种高泥沙河道大断面自动测流的方法，针对现有的高泥沙大断面河流、渠道等天然河道自动测流技术的不足问题，现提出如下方案，其包括计算糙率模型、计算能坡模型、双垂线与大断面分析模块、计算矩形断面模型、计算三角形模型、计算代表垂线流速模型、计算能坡差模块、泥沙浓度与散射强度回归模型、计算全断面输沙率模块、三层BP网络模型、计算垂线处泥沙淤积厚度模块、计算断面总流量模块。本发明垂线式声学多普勒测流原理具有高精度、高效率、可实现自动测流，易于推广。

【技术领域】

本发明涉及水文水资源行业自动流量测流，主要监测河流、渠道等天然河道高泥沙大断面的流向、流速和流量技术领域，是一种高泥沙河道大断面自动测流的方法。

【背景技术】

水文测验是对系统收集和整编得到的水文资料并将各水文要素进行分析、计算和整合，得到的结果可在水工建设管理、水利规划、防汛抗旱、水资源管理与保护工作中发挥重要作用。主要工作内容包括：对测验和调查资料作系统的整理、汇编、存贮、检索等；水文站网的规划、布设和调整，测验方法的研究，技术标准的制订，在水文测站上进行水文要素观测和测量，在河段和流域上进行水文调查和巡回测验。水文测验核心是检测与分析评价水资源质量状况及变化规律，为开发利用、管理与保护水资源提供科学依据。传统的水文测验工作中主要是以驻站式测量为主。这种方法是在重要的区域设置站点，让水文工作者常年驻站量测、收集、分析和整编数据。此方法在过去的确为防汛抗旱、水资源管理和保护提供了科学可靠的依据，发挥着重要作用。但随着现代化科学技术的发展与水文工作者不断将高新科技用于水文测验中且取得了良好的成效。使得传统的驻站式测验的缺点更加突显，其中大量建站与人员投入导致资源浪费还有日常监测作业和分析研究结合少，导致重复劳动。随着社会经济的发展和人口迅速增加，大量人类活动使水文要素发生了变化，测验的情况变得更加的复杂，单一的测验方法无法满足所有区域的需要。因此迫切需要一种结合现代高新科技与应对复杂环境的水文测验方法。

高泥沙大断面自动测流面临的难题。大量水利工程建设对河床下垫面性质造成极大影响，改变了天然水流运动规律、天然水位与相应流量关系和天然流量与相应含沙量的变化规律，各水文要素之间的联系变得更加复杂多样。高泥沙淤积河道由于高含沙量的问题使得大多数现代化高精尖水文设备无法得到有效利用。目前比较普遍适用的ADCP测流具有高精度能达到实时测流的特点，但在高含沙量的河流中，超声波因泥沙浓度高穿透性不够达不到测验精度而且大量的泥沙淤积河床抬升自动测流传感器放置在水下会被泥沙掩埋无法运行，动底的问题无法精确得出仪器航行自身速度。在高泥沙河道由于受到河底泥沙淤积改变剖面形态的严重影响，其量测精度不高。因此目前要实现高泥沙河道的自动测流技术迫切需要解决的问题是泥沙淤积对自动测流传感器的影响和泥沙淤积造成的测流断面变化对精度的影响。

本发明专利技术就是针这样的背景下发明的高泥沙大断面河流、渠道等天然河道自动测流的一种科学方法。

【发明内容】

本发明克服了现有高泥沙大断面河流、渠道等天然河道自动测流技术的不足，提供一种测流方法巧妙的解决了泥沙淤积对高精度测流设备的影响而且还能计算出泥沙淤积量。这种方法后期运维工作量很小、维护成本低，由于建设成本相对较高，宜在引黄取水口、干渠涵闸分水控制大断面设计采用。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种高泥沙河道大断面自动测流的方法，包括计算糙率模型、计算能坡模型、双垂线与大断面分析模块、计算矩形断面模型、计算三角形模型、计算代表垂线流速模型、计算能坡差模块、泥沙浓度与散射强度回归模型、计算全断面输沙率模块、三层BP网络模型、计算垂线处泥沙淤积厚度模块、计算断面总流量模块。