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懸移質(zhì)泥沙含量和顆粒級配是水文、水資源與生態(tài)保護領域中的重要指標。在洪水或臺風期間,懸移質(zhì)泥沙含量會急劇上升,常常超過20kg/m3。這種短暫的高濃度過程會引發(fā)河床沖刷、水庫淤積以及污染物輸移,對防洪、水源供給和生態(tài)系統(tǒng)健康構(gòu)成威脅。因此,捕捉這些事件對于洪水預報和水庫可持續(xù)管理至關重要。
然而,傳統(tǒng)泥沙采樣方式勞動強度大、極端天氣下操作風險高,且難以實現(xiàn)實時動態(tài)監(jiān)測。目前市面上的自動化儀器,如濁度傳感器、聲學設備及常規(guī)激光測沙系統(tǒng),仍存在量程有限或維護頻繁等不足。
本文為您介紹百特 BT-Inline300智能水下激光測沙儀(以下簡稱“BT-Inline300")——該儀器可在洪水、臺風等極端環(huán)境下,實現(xiàn)高精度、實時的懸移質(zhì)泥沙含量與顆粒級配監(jiān)測
儀器介紹
BT-Inline300配備了波長為635nm、10mW的偏振激光器和80個多角度檢測器,能夠同時捕獲散射光與透射光信號。其軟件采用自動扣除背景技術和多重散射修正算法,確保結(jié)果的可靠性。

實驗部署
在某水文站點部署B(yǎng)T-Inline300,用于連續(xù)原位監(jiān)測懸移質(zhì)泥沙含量和顆粒級配。儀器每五分鐘記錄一次數(shù)據(jù),并通過內(nèi)置4G模塊實時傳輸,同時報告儀器運行狀態(tài)。

圖1. 現(xiàn)場安裝照片
結(jié)果與討論
BT-Inline300成功追蹤了監(jiān)測期間懸移質(zhì)泥沙含量與顆粒級配的變化。如圖2所示,懸移質(zhì)泥沙含量出現(xiàn)了顯著波動,多次超過20kg/m3的閾值。峰值濃度約達33–35kg/m3 ,顯示出短時強烈的泥沙輸移過程,這種現(xiàn)象通常與流量突變相關。

圖2. 懸移質(zhì)泥沙含量隨時間變化
顆粒級配結(jié)果(圖3)顯示,細顆粒部分(D10<20µm)變化相對平穩(wěn),而中粗顆粒部分(D50和D90)波動較大。中位粒徑(D50)通常在50–150µm之間,而D90偶爾上升至600µm,說明局部侵蝕或河床物質(zhì)活動導致了間歇性粗顆粒輸入。

圖3. 顆粒級配隨時間變化
這些結(jié)果表明,BT-Inline300能夠捕捉傳統(tǒng)方法難以觀測的短時泥沙高峰,為水庫調(diào)洪排沙提供了更多時間。同時,這些即時數(shù)據(jù)也有助于保障供水安全與生態(tài)監(jiān)測。
結(jié)論
BT-Inline300連續(xù)監(jiān)測了懸移質(zhì)泥沙含量和顆粒級配,檢測到多次超過20kg/m3的高峰,最大值接近35kg/m3 。顆粒級配數(shù)據(jù)顯示細顆粒(D10)相對穩(wěn)定,而D50多在50–150µm,D90偶爾達到600µm。
通過以五分鐘為間隔同步輸出懸移質(zhì)泥沙含量與顆粒級配數(shù)據(jù),BT-Inline300清晰捕捉到傳統(tǒng)方法難以覆蓋的短時波動。該儀器在洪水預報、水庫運行與高濁度水質(zhì)管理等場景中,展現(xiàn)出重要的實用價值與應用潛力。
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