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相似文献
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1.
红外泥沙测量中的多种影响因素对比分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
为研究多种泥沙特征对散射光强度的影响,以提高红外泥沙测量的准确度和实用性,采用自行研制的后向散射式红外泥沙测量传感器对不同粒度泥沙样本进行了标定实验,分析了泥沙含量、泥沙粒径因子及泥沙颜色(亮度)因子3种不同泥沙特征对散射光强度变化的多重影响。研究结果表明:泥沙颗粒的散射光强度不仅受到泥沙含量的影响,同时还随泥沙粒径因子和泥沙颜色(亮度)因子的变化而变化。该实验为建立适用于不同粒度和不同类型泥沙的含沙量预测模型提供数据支持和理论基础。  相似文献   

2.
基于计时与光照法的坡面径流量及含沙量动态检测系统   总被引:3,自引:2,他引:1  
针对坡面径流及泥沙含量传统测量方法存在精度不高且难以在坡面现场在线同步测量的问题,该文提出了一种基于计时法和光照法的径流量与含沙量测量方法,设计了坡面径流量及泥沙含量同步在线检测的自动检测系统。阐述了该系统中机械装置和电子测控的设计方案和工作原理,并设计了光照法测量含沙量的辅助试验系统。通过试验,发现影响含沙量测量精确度的主要因素为光源与光敏传感器之间的距离及溶液中泥沙分布均匀度,揭示了A/D转换值随含沙量变化而单调变化的规律。通过试验获得了溶液搅拌最佳电机转速为428 r/min,并运用最小二乘法和统计学理论对数据进行分析,确定了当该系统的光源和光敏传感器之间的距离为30 mm时,光照法测量含沙量的精确度最高。最后,将试验结果与理论计算值进行对比,结果表明除了浓度为1~3 kg/m3的溶液所测得的泥沙含量误差率较大外,其余溶度的误差率均小于1%,论证了光照法测量含沙量的可行性。该研究可为推进水土保持动态监测理论方法及技术提供参考。  相似文献   

3.
采用普通的低成本红外发光二极管(峰值波长940 nm左右)作为红外光源,普通的红外接收二极管作为光电探测器,对传感器内部结构进行优化设计,并为传感器输出信号与泥沙含量之间进行标定实验,根据实验数据建立回归模型。研究结果表明:重新设计的泥沙传感器不仅经济性好,而且大大提高了含沙量的测量范围。当水流泥沙含量低于207.39 kg/m~3时,测量精度高于90%,可适用于测量高含沙量水流的水土流失自动化监测领域。  相似文献   

4.
在作者对γ透射法测定土壤含水量的精度与分辨率研究的基础上,首先介绍了利用γ透射法在室内外一维入渗实验过程中,同时测定几个土壤水分运动参数的原理与方法;其次对作者近十多年来,根据不同实验要求所研制的室内一维与不同类别的二维土壤水分运动实验装置的结构组成与应用情况做了介绍;最后对γ透射法用于大型称重式蒸渗仪的土壤水分剖面检测也做了概述.在上述各实验方法及实验装置中均采用了计算机对土壤水分的自动检测、控制与数据处理,从而为非饱和土壤水分运动的研究提供了重要条件.研究表明,在利用γ透射法进行土壤含水量测定时,当穿透土体后的射线强度记数率不小于104情况下,室内实验的测点间距为2.5 cm,其误差不超过±2%;而大田试验的测点间距为5.0 cm,其误差范围为3%~5%.  相似文献   

5.
小流域土壤侵蚀及径流过程自动测量系统的实验应用   总被引:9,自引:8,他引:1  
流域内降雨-径流-土壤侵蚀过程中不同时空点处流量、流速、泥沙含量的获取是土壤侵蚀机理研究中的难点,其实时、准确测量为侵蚀模拟-预报模型的建立与检验提供必要的数据支持。该文针对这一问题,将量水堰及水位传感器、薄层水流流速测量系统、γ射线泥沙含量测量仪有机组合,构成流域土壤侵蚀过程测量系统。将该系统测量仪器布设于室内小流域模型各沟道出口及沟道内典型点处,在降雨强度25 mm/h,降雨历时5 min条件下,系统测量的流域出口处流量及泥沙含量变化值与采用手工采样方法测量结果的决定系数R2分别为0.738,0.749,流速误差为8.7%,比较结果显示该系统具有较高的测量精度。在此测量精度范围内,同时测得各沟道口流量及泥沙含量动态变化过程及沟道中典型点处流速。流域内径流过程及径流含沙量的动态测量结果表明将该系统应用到土壤侵蚀动态过程的研究中是可行的。  相似文献   

6.
质量吸收系数是伽玛射线测量径流泥沙含量理论计算公式中由伽玛射线记数率确定泥沙含量的基本参数。该文研究了确定质量吸收系数的多点法和单点法。在多点法中,提出了确定质量吸收系数的回归方法,推导了由大量(多点)试验数据计算质量吸收系数的回归公式。采用大量实测数据由回归公式确定的质量吸收系数准确且精度较高,能在很大程度上消除随机误差的影响。而单点法通过几个特殊的取值点(单点)来估算质量吸收系数,具有参数确定快速、物理概念明确的优点。另外,该文从理论上分析了质量吸收系数变化对泥沙含量测量精度的影响,结果表明质量吸收系数的相对变化与泥沙含量的相对变化成正比例关系,且比例系数为1。从而确定了两种方法的有效性、优缺点和应用方法。  相似文献   

7.
近红外反射高含量泥沙传感器研制   总被引:2,自引:0,他引:2  
水流含沙量测量是水土流失监测体系的重要内容,开展含沙量测量传感器的研究对于实时监测具有重要意义。为了实现对水流高含沙量的测量,该文根据含沙水对不同光谱的吸收和反射特性,采用1 800 nm(强水分反射波长)和1 940 nm(强水分吸收波长)近红外光源开发了泥沙测量传感器和测量装置,并对新型传感器进行了标定试验,分别建立了取自黄河、渭河和天水的泥沙与传感器输出信号之间响应关系。结果表明,当含沙量小于300 kg/m3时,测量得到的反射光强度随含沙量的增加而增加,传感器输出信号与含沙量之间具有很好的线性相关性,并建立了线性模型,决定系数均大于0.9。为了验证模型的精度,将实际含沙量与模型计算含沙量进行比较,结果表明,二者回归系数接近于1,相对误差小于10%,可以使用模型计算值代替实际含沙量。2种波长的传感器对含沙量的测量范围均为1~300 kg/m3,当含沙量大于10 kg/m3时测量精度大于90%,同时传感器精度受到泥沙种类、吸光物质和气泡等其他因素的影响。设计的传感器可以满足对高含沙量水流的测量要求,适用于土壤侵蚀严重的地区。研究结果在水土流失自动监测中具有良好的应用前景。  相似文献   

8.
径流流量及含沙量自动动态测量系统   总被引:2,自引:1,他引:1  
利用γ射线在泥沙中的衰减规律和水位测量方法,设计了径流泥沙含量和径流流量全自动测量系统。该系统包括自动采样、自动测量、数据分析输出及查询、操作控制系统等4个子系统。实现了实时、快速、动态地测量坡面径流流量与泥沙含量以及测量数据自动存取和远距离传输。大量试验测试表明该系统测量历时短、数据传输快捷、测量结果准确。系统不仅适合于室内土壤侵蚀试验中泥沙含量与流量的测量,而且可用于野外坡面土壤侵蚀试验小区长期定点监测和其他各种试验研究  相似文献   

9.
泥沙磨蚀作为侵蚀迁移过程中典型作用力之一,可加速微塑料老化破碎,进而影响其在土壤环境中的富集和迁移特征,但泥沙磨蚀影响微塑料老化破碎的作用机理尚不明确。以侵蚀事件频繁且微塑料污染严重的黄土高原王东沟小流域为研究区域,采集多年覆膜的玉米地土壤,对比分析风干原土、泥沙浸润静置,和含沙量为560 kg·m-3,800 kg·m-3和930 kg·m-3三种含沙量震荡磨蚀等多种处理下对微塑料的老化破碎影响,并采用激光红外成像系统分析不同处理下微塑料的丰度、类型和形态特征。研究结果表明:(1) 研究区土壤微塑料以聚氨酯 (Polyurethane,PU)、聚四氟乙烯 (Polytetrafluoroethylene,PTFE)、橡胶 (Rubber,RB) 为主,多为直径10~50 μm 的碎片状。(2) 风干原土处理中微塑料的平均面积最大 (5 234 μm2),泥沙浸润静置处理下微塑料的平均丰度最小 (2 067 n·kg-1),而泥沙磨蚀处理下微塑料的平均丰度最大 (14 400 n·kg-1),且平均面积最小 (2 868 μm2)。(3) 三种含沙量磨蚀作用下微塑料的平均丰度和面积存在显著差异,其中,平均丰度表现为:中含沙量 (18 300 n·kg-1) > 低含沙量(13 730 n·kg-1) > 高含沙量 (8 667 n·kg-1),而平均面积表现为:低含沙量 (3 932 μm2) > 中含沙量 (2 472 μm2) > 高含沙量 (2 099 μm2)。总之,本研究表明泥沙磨蚀作用可显著增加微塑料丰度,减小其面积,而微塑料的平均丰度在中含沙量磨蚀强度下达到最大值,且不同微塑料类型对泥沙磨蚀作用的敏感程度不同,为侵蚀环境下土壤微塑料的破碎迁移风险评估提供理论参考。  相似文献   

10.
坡面径流实时监测装置的测试与率定   总被引:1,自引:0,他引:1  
径流小区观测技术是水土保持监测评价的基础.研发适用于径流小区尺度的径流观测装备可有效减少人工监测的随机性,降低监测人员的工作强度.通过人工模拟不同强度的产流汇水条件,对“径流泥沙含量实时测量装置”开展径流测量性能的专项测试,结果表明:该装置在测试环境条件下的径流测量相对误差范围为-4.33%~-24.01%,稳定时长范围为55 ~ 130 s.偏相关分析发现:测量稳定时长与径流的含沙量、流量分别呈显著正相关关系和显著负相关关系(P<0.05);测量精度与含沙量和流量的相关系数均呈负相关关系,但含沙量和流量对测量精度的影响有限(α=0.05).通过回归分析,得到该装置径流量修正模型;经验证,该模型可使平均相对误差由修正前的11.53%降低至6.80%,平均测量数据稳定时间由修正前的96 s降低至80 s.研究分析提出,通过对上述设备增设波浪过滤消减装置、增大滤波管直径等措施可进一步降低测量误差,提高工作稳定性.基于上述测试结果,本研究认为通过利用修正模型,测试设备的径流测量效果在测试流量范围内较为理想,即该设备在降雨强度范围为3.60 ~ 66.96 mm/h的产流工作条件下较为适宜.  相似文献   

11.
[目的] 开展基于压差测定水样含沙量的方法研究,旨在寻求一种新方法以实现含沙量在野外的快速准确测定。[方法] 试验基于压差原理,选取4种土壤(土、风沙土、盐碱土与水稻土)分别预制11个含沙量梯度的含沙水样,使用数字式压差计测定含沙水样压强与大气压强之间的差值(简称压差),建立含沙量与压差的函数关系式。[结果] 含沙量与压差在0.01的水平下呈极显著线性正相关;对于其中3种含沙水样(土水样、盐碱土水样与水稻土水样),压差结合理论公式计算含沙量的方法具有可行性,最大相对误差绝对值小于15%,但不适用于风沙土水样。风沙土水样含沙量的测定最大相对误差绝对值高达39%。因此,为了缩小误差,试验通过测定纯水与含沙量为500 kg/m3的水样压差建立修正方程,再结合测定的压差值计算含沙量,发现最大相对误差绝对值小于8%。[结论] 基于压差测定水样含沙量的方法能较为准确地测定水样含沙量,可为水土保持监测等领域在野外便捷测定含沙量提供一种新思路与方法。  相似文献   

12.
A specialized measurement system for measuring suspended sediment concentration in model experiments was developed; it utilizes general-purpose optical sensors to perform measurements. A photoelectric sensor was used for measuring the transmitted light, and a fiber optic sensor was used for measuring the backscattered light. The values of the light absorbance and intensity of backscattered light for turbid standard solutions measured with these sensors show a linear relationship with the turbidity. The calibration lines for sand particles with a large settling velocity were established by using a calibration tank containing upwelling water. The vertical profiles of the sediment concentration measured with the photoelectric sensor corresponded well to those of the sediment concentration measured with a water sampler in an artificial channel. This result suggests that the measurement system using a photoelectric sensor functions satisfactorily. The sediment concentrations measured using the fiber optic sensor correlate well with the concentrations measured through siphon sampling; however, the values measured with the fiber optic sensor are approximately 25% larger than those measured with the siphon. This disagreement may result from the differences in the optical conditions between the calibration tank and the actual channel. Thus, it may be possible to utilize fiber optic sensors calibrated on the basis of siphon sampling for the measurement of sediment concentration.  相似文献   

13.
《CATENA》2005,60(3):227-237
Measurements of suspended sediment concentration are of importance in soil erosion research and soil and water conservation practices and monitoring. A method of measuring sediment concentration with capacitance sensors was advanced in this study. The relationships between the sediment concentration in flowing water and the output of capacitance sensor, as affected by temperature, flow velocity, soil types and salt contents were experimentally investigated with two types of capacitance sensors. The temperature used in the experiments ranged from 0 to 40 degrees centigrade. Salt concentrations (NaCl) in the flowing water ranged from 0 to 5 g/L and the flow velocity varied between 0.5 to 2.0 m/s. Two types of soil (a loam and a sandy soil) with sediment concentration up to 70% were studied. The results showed that suspended sediment concentrations, over a wide range, were linearly correlated with the outputs of capacitance sensors. The outputs of the capacitance sensor increased with temperature, with little influence from flow velocity, soil types and salt concentration. The results suggest that capacitance sensors may be used for sediment concentration measurement of flowing water.  相似文献   

14.
为明确黄绵土在径流冲刷下的细沟侵蚀特征和产流产沙规律,通过细沟模拟,设计3个流量(2,4,8 L/min)和4个坡度(5°,10°,15°,20°),在变坡土槽中进行室内冲刷试验,实测不同坡度和流量下黄绵土在坡面细沟发育过程中产生的最大径流含沙量,并得到其相应的输沙能力(A)。结果表明,当坡度一定时,输沙能力随流量增大呈线性增大,且坡度越大增幅越明显;当流量较小时,输沙能力随坡度增加而缓慢增加,当流量达到8 L/min时,输沙能力随坡度增加的幅度更为明显,但坡度上升到15°以后几乎不再变化,说明流量对输沙能力的影响更为显著。含沙量(c)随沟长(x)的变化规律符合数学模型c=A(1-e-Bx),控制所有流量坡度组合在不同沟长(1,2 m)条件下进行冲刷试验,将冲刷测量得到的径流含沙量与各组合下的输沙能力(A)代入关系式,利用待定系数法计算出不同试验条件下含沙量随沟长变化的衰减系数(B)。研究结果可为黄绵土水土保持研究与实践提供理论基础与科学依据。  相似文献   

15.
[目的]揭示黄土高原风水复合侵蚀区风力作用对水蚀的影响,为具有不同泥沙粒径侵蚀物质来源识别提供一种有效的方法支撑,也为风水复合侵蚀区侵蚀泥沙来源辨识提供理论参考。[方法]以覆沙模拟风蚀产物,基于室内模拟试验,研究覆沙之后坡面侵蚀发育特征,同时为了有效区分不同时刻侵蚀物质的来源,尝试采用泥沙粒径作为指纹因子进行侵蚀泥沙来源贡献的辨识。[结果]不同泥沙粒径组的3个指纹因子(粒径范围分别为:26.303~34.674,104.713~138.038,138.038~181.970μm)通过检验被确定为最佳指纹因子。基于最佳指纹因子,通过多元混合模型计算得出,在对同一土槽进行的3个阶段模拟降雨试验中覆沙层和黄土层的平均泥沙贡献率分别为48.2%和51.8%,24.8%和75.2%,6.8%和93.2%,且MAF>0.8。覆沙层的泥沙贡献率为第一阶段试验>第二阶段试验>第三阶段试验,计算结果与DEM相吻合。[结论]泥沙源地和侵蚀泥沙中的不同泥沙粒径组可作为指纹因子进行泥沙来源辨别,复合指纹法具有较好的适用性。  相似文献   

16.
近地表水文状况显著影响坡面土壤侵蚀过程。土壤饱和状态作为一种特殊的近地表水文状况,其细沟侵蚀特征较之非饱和状态存在明显的差异。以黄绵土为研究对象,采用限定性细沟模拟冲刷,对比研究了饱和与非饱和状态下黄绵土的水动力特征和侵蚀阻力。结果表明:饱和黄绵土径流流速与坡度、流量之间符合良好的幂函数关系,坡度对流速的影响更甚;饱和黄绵土径流流速约为非饱和黄绵土的1.17倍,其坡面摩擦阻力仅为非饱和黄绵土的70.3%;同种工况下,非饱和黄绵土的径流含沙量和细沟径流动能明显偏低,随着径流动能增大,2种土的径流含沙量均呈现对数型增长,径流含沙量峰值稳定在400,280kg/m~3内;饱和与非饱和黄绵土的细沟可蚀性参数分别为0.088,0.057kg/(m~2·s),相应的土壤临界剪切力分别为0.773,1.561Pa,表明饱和黄绵土更易剥蚀、流失。  相似文献   

17.
An important characteristic of the suitability of a specific rainfall simulator is the accuracy that can be obtained in measuring runoff rate, sediment concentration and soil loss rate. The accuracy of the different simulators currently in use in Germany and Switzerland was determined. The simulators differed greatly in the accuracy of sediment concentrations, runoff rates and soil loss rates they produced. Major sources of error were small plot sizes and wind drift. However, most of the simulators were suitable for erosion research (Average confidence interval: 30%). The time measurement of the runoff rates limits the accuracy of the best measuring method actually available. The smallest increment that can be measured during a run is one second. With high runoff rates, rounding to the next full second can cause the runoff rate to alternate by 10%. In erosion experiments, a sequence of rains is often applied on a plot to examine different soil conditions. Several sequences are in use. To facilitate comparison of the sediment concentration, runoff rates, and soil loss rates obtained with different sequences, it was concluded that the total rain duration should at least be 90 minutes and that the first run should last at least one hour. Therefore, a sequence is recommended that has a 1 h first run, a 0.25 h break and a 0.5 h second run. Sequences with a second and third run on the following day are disadvantageous in most cases.  相似文献   

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