CN108692765B - 野外船用大流速河流水温及流速分布测量装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种野外船用大流速河流水温及流速分布测量装置及使用方法，装置包括底座、测量仪器固定和保护装置、温度压力传感器、流速探头、可伸缩支撑花管和深度控制***。与现有技术相比，本发明实现了高流速工况下，多测点、多深度河流水温和流速分布情况，通过遥控控制自动线圈收放转轮实现钢绞线带动可伸缩花管的收放，从而对不同深度水温及流速进行检测，可伸缩不锈钢花管的透水作用有效的减小了水流阻力的同时起到了良好的支撑作用，保证了与花管连接的探头的稳定，具有操作简便、效率高、监测准确、适应性强，为野外大流速河道尤其是水电站尾水水温和流速监测提供了技术手段，为水电站尾水河道生态***变化及农业引水灌溉提供了参考。
Description
技术领域
本发明涉及水力学及河流动力学技术领域，尤其涉及野外船用大流速河流水温及流速分布测量装置及使用方法。
背景技术
近年来，随着水利行业的高速发展，越来越多的大型水库的建立为经济的发展提供了丰富的清洁能源。与此同时，大型水库的建立使得水体温度呈现明显的分层现象，而发电站引用的水库低温水对于下游河道水质、河流生态、农业引水灌溉以及工业生产等方面产生了不同程度的影响。因此清楚地监测水电站下游河道在高流速情况下的水温及流速信息，对于河流下游生态***的保护以及工农业的发展具有重要意义。然而水电站尾水仍然蕴含着巨大的能量，水流流速大，采用常规的监测装置极易受到高速水流的冲刷，使其偏离测量区域，造成监测数据的误差较大；并且高速水流携带的块石和砂砾很容易造成数据采集探头的损坏甚至丢失。目前，野外河流水温及流速分布检测装置受流速影响较大，自动化程度不高，同时操作繁琐，需要不停地重复劳动。
因此，迫切需要一种智能化程度高、数据精准、操作简便、便于携带、能够克服高速水流影响并且能够实现多区域、多深度监测的大流速河流水温及流速分布测量装置。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种野外船用大流速河流水温及流速分布测量装置及使用方法，以克服高速水流影响并且能够实现多区域大流速测量。
技术方案：野外船用大流速河流水温及流速分布测量装置，包括：
底座，包括转动转轴和与转轴相连接的支撑杆；
测量仪器固定和保护装置，分为上下两层，上层的周围和底部覆盖有过滤网，下层为开放式结构；
温度压力传感器，位于测量仪器固定和保护装置的上层，以获取采样点水深和水温；
流速探头，位于测量仪器固定和保护装置的下层；
可伸缩支撑花管，顶端固定在底座上，下端与测量仪器固定和保护装置连接；
深度控制***，包括作为配重的蓄电池和电动机、位于底座上的定滑轮和线圈收放转轮，定滑轮通过绞线连接可伸缩支撑花管和线圈收放转轮。
可伸缩支撑花管为多节，花管自上而下内径依次减小。
野外船用大流速河流水温及流速分布测量装置的使用方法，包括以下操作步骤：
(1)将底座和配重安装于船只上，将船只驾驶至待测区域；
(2)将温度压力传感器和流速探头固定于测量仪器固定和保护装置上，并将固定和保护装置与花管固定好；
(3)连接钢绞线，将装置从水平状态转至铅锤状态，并将转轴锁紧；
(4)打开电动机，遥控线圈收放转轮，使钢绞线通过可伸缩花管伸长使温度压力传感器和流速探头逐步入水；
(5)读取温度压力传感器的数据，换算成相应水深，待达到相应水深后，停止下降，依次读取流速和水温监测数据；逐步下降并读取相应数据并记录；
(6)完成一个测点监测后，遥控收起钢绞线，驱动花管依次收起，探头脱离水面，解开转轴锁紧装置，转动转抽，使装置水平，固定好，至下一个监测点，依次完成上述工作。
步骤(2)中，检查温度压力传感器和流速探头的工作状态后，将两者固定在测量仪器固定和保护装置上；并根据测点深度选择相应的可伸缩支撑花管的节数并依次组装好；其中采用的温度压力传感器可替换为水质探头，实现多种用途的目的。
工作原理：本发明通过遥控控制自动线圈收放转轮实现钢绞线带动可伸缩花管的收放，从而对不同深度水温及流速进行检测，实现了高流速工况下，多测点、多深度河流水温和流速的分布请看，为野外大流速河道尤其是水电站尾水水温和流速监控提供了技术手段。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)利用监测装置，能够检测高流速工况下不同深度、不同区域水温与流速的监测，解决了大流速状况下数据监测困难的问题，且监测装置操作简便、效率高、监测准确、适应性强；
(2)可伸缩不锈钢花管具有良好的透水作用使得水电站尾水河道等高速水流产生的水流阻力得到很好的减小，而且可伸缩花管的支撑作用使得探头能够保持在待测区域，解决了探头的冲移问题，同时保证了整个结构的水下部分得以稳定；可伸缩花管具有良好的伸缩性，可根据待测深度自由组合；而传统的不透水钢管，会由于水的流速产生阻力而导致钢管弯曲，无法收起；
(3)测量仪器固定和保护装置能够很好的实现探头的固定，外部的钢丝网能够有效的解决高速水流携带块石和砂砾对于温度压力传感器的损坏；
(4)采用水温和压力传感器，可直接将水压反馈到控制设备，通过测量水压，利用水压获取采样点水深，而传统的投放绳法在流速较大时，水下测量设备会被冲移，因此本发明较通过投放绳等方式确定水深更加精准；
(5)探头投放采用自动线圈收放转轮，转轮通过遥控控制，便于操作，且投放精准、投放深度易于控制，使得监测数据准确性高；
(6)水样监测探头可根据监测要求自由更换为水质探头等，实现一套装置，多种用途的目的。
附图说明
图1为本发明整体结构图；
图2为探头固定及保护装置图；
图3为伸缩花管及探头固定装置图；
图4为装置水平放置整体结构图。
具体实施方式
如图1、图2所示，测量装置包括船体1、测量仪器固定和保护装置2、温度压力传感器3、流速探头4、可伸缩支撑花管5、定滑轮6、以及自动线圈收放转轮7、底座8和深度控制***。
底座8包括转动转轴8-1和与转轴8-1相连接的上部支撑杆8-2，其中定滑轮6设于支撑杆8-2上；自动线圈收放转轮7设于装置底座8上。钢绞线7-1通过定滑轮6连接测量仪器固定和保护装置2的顶板2-2-2和自动线圈收放转轮7。流速探头4的投放采用自动线圈收放转轮6，转轮6通过遥控控制，便于操作，转轮6通过绞线连接可伸缩支撑花管5和线圈收放转轮7，转轮6投放精准、投放深度易于控制，监测数据准确性高。蓄电池和电动机9，设于装置底座8上作为一部分配重，与位于底座8上的定滑轮6和线圈收放转轮7组成了深度控制***。
其中可伸缩支撑花管5具有透水作用，花管5的节数可根据待测深度自由组合，自上而下花管内径依次减小，第一节支撑花管5-1位于水面以上，采用普通不锈钢钢管并焊接于装置底座8上，第二节花管5-2与固定和保护装置顶板2-2-2采用可拆卸螺栓2-2-4固定成为一体。
测量仪器固定和保护装置2，由上下两层组成，下层2-1为不锈钢开放式结构，由八根钢筋2-1-1将底板2-1-2与上层2-2固定为一体；上层2-2为圆筒形钢筋骨架，水温压力传感器3通过可拆卸螺栓固定于上层顶板2-2-2下侧，圆周和底部覆盖有钢丝网2-2-1，能够有效的解决高速水流携带块石和砂砾对于温度压力传感器3的损坏；顶板2-2-2为不锈钢顶板，并设有钢绞线固定扣2-2-3。
流速探头4固定于测量仪器固定和保护装置2的下层2-1，采用可拆卸螺栓固定，温度压力传感器3可根据监测要求自由更换为水质探头等，实现一套装置，多种用途的目的。
如图3所示，每节花管底部均设有卡槽5-3，保证花管整体性，整个可伸缩支撑花管过水性良好，使得水流阻力得到很好的减小，整个结构的水下部分得以稳定，而且可伸缩花管的支撑作用使得探头能够保持在待测区域，解决了探头的冲移问题。
如图4所示，完成一个测点监测后，遥控收起钢绞线7-1，驱动支撑花管5依次收起，测量仪器固定和保护装置2脱离水面，解开转轴锁紧装置，转动转轴8-1，使装置水平，固定好，至下一个监测点，依次完成上述工作。
野外船用大流速河流水温及流速分布测量装置的使用方法，包括以下步骤：
(1)将装置底座8安装在船只上，通过增加配重保证装置的稳定性，将船只驾驶至待测区域；
(2)检查温度压力传感器3和流速探头4的工作状态，待状态稳定后固定于测量仪器固定和保护装置2之上，根据测点深度选择相应的可伸缩花管5并依次组装好，将固定和保护装置2与花管5固定好；
(3)连接各部分钢绞线，检查自动线圈收放转轮7与电动机工作情况，将装置从水平状态转至铅锤状态，并将转轴锁紧；
(4)打开电动机控制***开关，遥控下放自动线圈收放转轮7，使钢绞线带动可伸缩花管5伸长，带动温度压力传感器3和流速探头4逐步入水；
(5)读取温度压力传感器3的压力数据，换算成相应水深，待到达相应水深后，停止下降，依次读取流速探头4测得的流速和传感器测得的水温监测数据；装置2逐步下降，逐次读取相应数据并记录；
(6)完成一个测点监测后，遥控收起钢绞线，驱动花管依次收起，探头脱离水面，解开转轴锁紧装置，转动转轴，使装置水平，固定好，至下一个监测点，依次完成上述工作。
Claims (1)
1.一种野外船用大流速河流水温及流速分布测量方法，其特征在于：采用野外船用大流速河流水温及流速分布测量装置进行测量，所述测量装置包括：
底座(8)，所述底座包括转动转轴(8-1)和与转轴(8-1)相连接的支撑杆(8-2)；
测量仪器固定和保护装置(2)，分为上下两层，上层的周围和底部覆盖有过滤网；下层为不锈钢开放式结构，由八根钢筋将底板与上层固定为一体；上层为圆筒形钢筋骨架，水温压力传感器固定于上层顶板下侧，圆周和底部覆盖有钢丝网；上层顶板设有钢绞线固定扣；
温度压力传感器(3)，位于测量仪器固定和保护装置(2)的上层，以获取采样点水深和水温；
流速探头(4)，位于测量仪器固定和保护装置(2)的下层；
可伸缩支撑花管(5)，顶端固定在底座(8)上，下端与测量仪器固定和保护装置(2)连接；所述可伸缩支撑花管为多节，每节花管底部均设有卡槽；所述可伸缩支撑花管自上而下内径依次减小；
深度控制***，包括作为配重的蓄电池和电动机(9)、位于底座(8)上的定滑轮(6)和线圈收放转轮(7)，所述钢绞线通过定滑轮连接测量仪器固定和保护装置的顶板和线圈收放转轮；
所述测量方法包括以下操作步骤：
(1)将底座(8)和配重安装于船只上，将船只驾驶至待测区域；
(2)待温度压力传感器和流速探头工作状态稳定后，将温度压力传感器(3)和流速探头(4)固定于测量仪器固定和保护装置(2)上，根据测点深度选择相应的可伸缩支撑花管，并将固定和保护装置(2)与可伸缩支撑花管(5)固定好；所述温度压力传感器(3)可替换为水质探头；
(3)连接钢绞线，将装置从水平状态转至铅锤状态，并将转轴(8-1)锁紧；
(4)打开电动机，遥控线圈收放转轮(7)，使钢绞线通过可伸缩支撑花管(5)伸长使温度压力传感器(3)和流速探头(4)逐步入水；
(5)读取温度压力传感器(3)的数据，换算成相应水深，待到达相应水深后，停止下降，依次读取流速探头测得的流速和传感器测得的水温监测数据；逐步下降测量仪器固定和保护装置并读取相应数据并记录；
(6)完成一个测点监测后，遥控收起钢绞线，驱动可伸缩支撑花管依次收起，探头脱离水面，解开转轴锁紧装置，转动转抽，使装置水平固定，至下一个监测点，依次完成上述步骤。
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