泥沙輸移（sediment transport）在塑造河流形態(tài)、影響水庫淤積以及生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮著核心作用。因此，準確測量懸移質泥沙含沙量對于洪水預報、水利工程和環(huán)境管理至關重要。

懸移質泥沙含沙量的測量方法可分為傳統(tǒng)方法和現(xiàn)代方法。傳統(tǒng)方法包括取樣、過濾、烘干和稱重，雖然準確，但耗時、勞動強度大，且無法實現(xiàn)連續(xù)實時數(shù)據(jù)采集。因此，現(xiàn)代儀器如光電、超聲、紅外及同位素傳感器等被廣泛應用，雖然取得了一定成果，但這些儀器的精度仍未達到標準，有的還需要針對特定測站建立經(jīng)驗曲線或進行大量數(shù)據(jù)分析，限制了其大規(guī)模應用。

BT-Inline300智能水下激光測沙儀（以下簡稱“BT-Inline300"）能夠實現(xiàn)懸移質濃度及粒度分布的長期原位監(jiān)測，無需人工取樣。它可自動、實時地提供數(shù)據(jù)，大大提高監(jiān)測效率，助力水文監(jiān)測高效發(fā)展。

理論原理

BT-Inline300采用“消光-散射聯(lián)合法"測量懸移質泥沙含沙量。其原理是：首先利用散射信號分析顆粒粒度分布；由于消光量與顆粒濃度成正比、與粒徑成反比，將所得的顆粒分布引入消光分析后，儀器即可將光學衰減精確轉換為體積濃度，并進一步換算為質量濃度。該方法不僅能夠實現(xiàn)可靠的含沙量測量，同時借助散射信號輸出粒度分布，使BT-Inline300可實時提供濃度與粒徑兩項關鍵參數(shù)。

采用消光-散射聯(lián)合方法，可在寬濁度范圍內實現(xiàn)穩(wěn)定測量，省去繁瑣的校準步驟。即便處于洪水或工況急劇變化的場景下，BT-Inline300仍能連續(xù)、實時輸出懸移質泥沙含量與粒度分布數(shù)據(jù)。

實驗

BT-Inline300在兩個水文站點進行了部署。在第一個站點，儀器懸掛在圓形浮標下方，水深0.5m；在第二個站點，儀器安裝在水文船上，水深2.2m。

與此同時，在儀器旁相同深度處，使用1000mL橫式采樣器采集懸移質樣品。第一個站點共采集36個樣品，第二個站點采集38個樣品。通過重量法測定懸移質泥沙含沙量，并與儀器測量結果進行比較。

結果與討論

在兩個水文站點，BT-Inline300測得的懸移質泥沙含沙量與重量法所得結果表現(xiàn)出良好的一致性。

圖4表明，BT-Inline300的懸移質泥沙含沙量結果與重量法高度一致。同時，在第一個站點，BT-Inline300實現(xiàn)了連續(xù)測量，結果清晰展示了隨時間變化的波動，多次快速峰值超過0.3kg/m³。相比之下，離散采樣的重量法僅能反映總體趨勢，無法捕捉這些即時事件。

圖5對比了BT-Inline300與重量法測得的懸移質泥沙含沙量。在全部38個樣品中，兩組數(shù)據(jù)在0.01–1kg/m³的濃度范圍內高度一致，兩條曲線趨勢幾乎完全相同，偏差極小。

這些結果證實，BT-Inline300能夠準確重現(xiàn)傳統(tǒng)重量法所得的含沙量，同時具備實時、自動化監(jiān)測的優(yōu)勢。兩種方法的高度一致性驗證了儀器在連續(xù)現(xiàn)場測量中的適用性，為替代勞動密集型人工采樣提供了可靠方案。

結論

本文應用實例表明，BT-Inline300在兩個水文站點獲得的懸移質泥沙含沙量測驗結果與標準重量法高度一致。除了高精度外，該儀器還能實現(xiàn)連續(xù)、高分辨率的實時監(jiān)測，捕捉到離散采樣常常遺漏的短時泥沙波動。這些優(yōu)勢使BT-Inline300成為動態(tài)環(huán)境中泥沙監(jiān)測的高效可靠工具，可為洪水預報、水利工程及環(huán)境管理提供強有力的技術支持。