基于动态变频和实时过滤技术的泥石流泥位预警方法及应用

【目的】现有泥位自动化监测设备受制于频率固定和监测误差的影响,难以满足基于泥位变化的泥石流实时精准预警需求,因而需要对现有监测设备的采集与过滤方法进行改进,以提高泥位监测设备获取泥位高度的及时与准确性。【方法】以西藏林芝市某泥石流沟为例,通过分析常见泥石流泥位监测数据的特点,针对频率固定的难题提出了具备动态变频监测技术的泥位监测方法,并基于最小二乘法改进了基于泥位监测数据的实时误差过滤方法,实现泥石流泥位数据的实时过滤和及时判别。【结果】结果显示,采用动态变频及实时过滤处理后的泥位监测数据误差波动显著减少,对关键数据的获取从时间上优于常规泥位监测设备。【结论】结果表明,采用动态变频技术能更早地发现泥位变化,过滤后关键数据基本能够保留,为提前预警泥石流赢得了时间。研究成果可为泥石流泥位监测预警提供科学可靠的技术参考。

山区铁路沿线泥石流泥位自动监测预警系统

泥位预警是泥石流灾害预警的方法之一,目前主要有接触式和非接触式泥石流泥位报警两种方法。探讨了一种便于安装、适合山区铁路沿线泥石流监测预警的接触式泥位自动监测预警系统的构建及应用方法。首先探讨了泥石流泥位监测系统的工作原理及其软件、硬件的组成,其次探讨了泥位预警阈值确定方法,最后根据现场试验观测情况及所遇到的问题提出了泥位监测系统的应用方法。该泥石流泥位监测预警系统能实现泥山区铁路沿线石流泥位信息数据采集和传输的网络化、实时化、自动化、数字化(可视化),并根据监测信息及时向铁路相关部门发出预警信号。

二沉池污泥沉降特征参数探讨及泥位动态仿真

二沉池作为污水处理厂的主要单元其优化运行尤为重要,实际中往往缺乏对二沉池的深入认识而导致在运行中经常发生污泥沉降性能变差的情况,基于上述问题探讨了表征污泥沉降性能的经验表征参数污泥容积指数SVI的不足,提出了二沉池水力停留时间内污泥沉降比SV的概念,同时基于固体通量理论和物料守恒建立了二沉池的数学模型,采用虚拟仪器软件开发平台(Lab VIEW)对北京某污水处理厂二沉池泥位层高度和回流污泥浓度进行了动态仿真研究,结果表明:在污泥浓度较低(MLSS<4.0 g/L)时,SV_(30)和MLSS之间呈正比例关系,可采用经验SVI值来判断污水厂的污泥沉降性能,但污泥浓度升高时(MLSS>4.0 g/L)SV_(30)和MLSS之间的线性关系发生改变,采用经验SVI值衡量污泥的沉降性能会带来较大误差;所开发的仿真模型能够较好地模拟二沉池运行工况并预测未来二沉池泥位的变化趋势,同时指导操作人员动态地改变回流比值,既可以有效地降低污泥膨胀带来的污泥流失风险,又能为污水厂的优化控制提供技术支持。

超声波泥位计的研制和应用效果

介绍了超声波泥位计的研制过程、技术指标及用UL－3型超声波泥位计在蒋家沟泥石流观测中的应用效果．

超声泥位跟踪装置

本文提出了一种用于自来水厂沉淀池中泥位检测的装置，文中对其硬件组成和系统软件设计作了详细的讨论，并给出了现场测试数据。实践表明。

初沉池泥位变化对生物除磷影响规律

针对城镇污水处理厂进水碳源不足,导致生物除磷效果难以稳定维持的问题,通过实验室小试与现场生产性试验相结合,分析了初沉池不同泥位条件下初沉、剩余混合污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸(VFAs)对生物除磷效果的影响。结果表明,当初沉池泥位由1.0 m增加到2.5 m时,初沉池出水VFAs质量浓度由17.8 mg/L提高到44.0 mg/L。后续改良AAO工艺厌氧段释磷量、好氧段吸磷量较低泥位分别增加了3.26、3.29 mg/L。初沉池2.5 m高泥位条件下,曝气池出水溶解态总磷(STP)质量浓度降为0.06 mg/L,仅为初沉池1.0 m低泥位时的1/2。对磷组分分析发现可溶性活性磷酸盐(SRP)去除率得到明显提升。研究可以为污水处理厂利用内碳源开发提高生物除磷效果提供技术支撑。

超声波泥位计应用问题及解决措施

在自来水厂和污水处理厂,为了准确的控制沉淀池排泥,一般采用超声波泥位计测量污泥厚度。但是,在实际应用中,因各种原因,泥位计的使用效果往往不佳,起不到指导排泥的作用。本文根据多个现场超声波泥位计应用情况,分析应用不佳的原因,并提出解决方案。

投入式超声波泥位测量系统开发

介绍了一种面向沉淀池的投入式超声波泥位测量系统,该系统硬件由STM32G071KBT6主控芯片及其外围电路、由MOS管和变压器搭建的超声波发射电路、由限幅、放大和带通滤波组成的超声波接收电路、RS485串口通信电路、DS18B20温度补偿电路和OLED显示电路组成,软件算法包括系统初始化设置、发射PWM波、CAP输入捕获、ADC采集、死区设置、希尔伯特变换求包络、阈值法确定回波起点和数字滤波等,并在实验室进行了温度、精度和稳定性实验。实验结果表明:该投入式超声波泥位测量系统具有较高的测量精度,绝对误差≤4 mm,相对误差≤0.2%,系统运行稳定,满足沉淀池泥位测量的工程应用需求。

非均质泥石流泥位特征值计算方法

以非均质泥石流分界粒径模型和固液两相运动模型为基础,结合应用推理公式法和配方法计算泥石流流量,提出了非均质泥石流泥位特征值的计算方法。以长江上游水土保持重点治理区泥石流监测预警重点示范点四川省宁南县史家沟泥石流为例进行计算,结果表明当泥石流容重为1.80t/m3时,史家沟10年一遇的泥位特征值最小;当泥石流容重为2.20t/m3时,史家沟百年一遇的泥位特征值达到最大,进一步将泥位特征值计算结果与监测断面相匹配和检验分析,表明该泥位特征值计算方法是可靠的,从而为山洪泥石流防治工程规划设计和研发泥石流灾害监测预警系统提供技术支撑。

浅谈“开挖泥驳船位法”在浅滩挖泥施工中的应用

随着越来越多沿海城市打造海湾型城市,大量海域清淤项目应运而生,受制于抛泥运距、环保要求和施工区水深限制等因素,海域清淤往往采用抓斗配泥驳的挖、运、抛施工工艺。对于低潮时为浅滩的海域清淤项目,抓斗船组则需乘潮施工。如何降低潮水对施工影响,进而提高抓斗船组有效作业时间是该类项目重难点。本文以工程实例阐述抓斗船组“提前开挖泥驳船位法”在该类工程中的应用,为提高该类项目抓斗船组有效作业时间提供新思路,供借鉴参考。

泥位、HRT对高效初沉发酵池运行的影响

以高效初沉发酵池中试装置为试验对象,通过单因素控制,研究了泥位和HRT对其运行效果的影响。结果表明,在合理的运行条件下,高效初沉发酵池对改善生物段进水碳源有显著作用;不同泥位下高效初沉发酵池运行效果排序为:75%>60%>35%>90%,最佳泥位时的出水COD/SS、VSS/SS值分别比进水提高了23.0%、26.0%,而COD/TN值则降低了11.0%;当HRT为0.75 h时高效初沉发酵池的运行效果明显优于其他HRT的,此时出水COD/SS、VSS/SS值与进水相比分别提高了23.0%、22.7%,而COD/TN值降低了13.0%。

泥浆液位动态监测系统

介绍了泥浆液位动态监测系统的功能、结构及意义，对监控软件的设计和实现方法进行了阐述。结合实际，给出了现场标定和系统抗干扰的具体措施。

泥水盾构带压开舱时压力舱内不同泥浆液位下开挖面稳定性分析

泥水盾构在水下复杂地层带压开舱作业时,一般会根据实际情况将压力舱内泥浆降低至一定的液位。依托武汉地铁8号线越江隧道工程带压开舱作业实例,采用FLAC3D软件,对不同泥浆液位下盾构隧道开挖面主被动极限支护力及失稳破坏模式进行研究。结果表明:对于本工程上土下岩的复合地层带压开舱工况而言,不同泥浆液位下开挖面主动破坏均属于整体失稳破坏,且随着泥浆液位的降低,主动极限支护力先增后减,开挖面敏感区域逐渐下移并扩大,液位下降至隧道中心处时主动极限支护力最小;不同泥浆液位下开挖面的被动破坏均属于局部失稳破坏,被动极限支护力呈逐渐降低的趋势,最敏感区域均位于开挖面上半部;当泥浆液位降低至隧道中心以下时,隧道拱顶处支护力显著大于地层土水压力,此时开挖面面临较严峻的被动失稳风险,因此实际施工时不建议液位下降至隧道中心以下。

非匀质泥石流运动特征与峰值流量关系研究

对非匀质泥石流运动变化特征进行预测评价是泥石流防治工程规划和预警预报系统建设的重要内容,也是目前泥石流领域亟需完善的重点问题。通过对泥石流泥位和流速实测资料整理和分析,构建了非匀质泥石流运动特征值预测模型,该模型在前人成果的基础上,利用较少因子就能够判别研究区泥石流运动变化特征,并以陇南地区礼县下胡杨沟泥石流为例,通过FLO-2D流体模型对50年一遇(2%频率)和20年一遇(5%频率)降水条件下泥石流运动特征进行模拟。结果表明泥石流容重为1.83 t·m-3时,下胡杨沟20年一遇的泥石流运动特征值最小且差异性不大;当泥石流容重为1.97 t·m-3时,下胡杨沟50年一遇的泥石流运动特征值最大且差异性悬殊;当不同规模泥石流流量达到峰值时均产生较大的泥位深度。进一步将泥石流运动特征值模拟结果与实测断面相结合检验分析,并反推已发生泥石流事件的峰值流量,与实际情况都具有较好的一致性,表明采用本文预测模型计算的结果具有一定的可靠性,可为泥石流防灾减灾和泥石流监测预警示范区建设提供参考。

泥石流监测预报预警系统研究

泥石流是一种常见的山地灾害,具有发生突然、历时短暂、来势凶猛和破坏力强等特点。沟谷型泥石流由上而下可分为形成区、流通区和堆积区3个区段。基于泥石流产生、运动、危害的各个阶段的特点,采用雨量遥测、地声遥测、泥位遥测以及有线泥位、冲击力和摄像监测等子系统和综控中心组成泥石流自动化监测系统。系统的各监测站均可自带动力和自动控制,仪器设备集成度高,便于进行各种工况下的野外监测。系统可以快速、准确地监测泥石流灾害,有效降低泥石流的危害性。

泥石流自动化观测系统

东川泥石流自动化观测系统是在原有的半自动化监测系统基础上研制完成的。它通过综控中心、地声遥测、泥位遥测、雨量遥测、有线泥位和冲击力接口六个子系统共同完成对泥石流构成的一些主要参数包括降雨量、地声强度、泥位高度、表面平均流速、冲击力强度等数据进行同步采样并储存 ;系统对现代软硬件技术的广泛运用使该系统具有很高的智能性和可扩充性。

北京山区泥石流预警阈值初步研究

泥石流预警阈值,是突发地质灾害防灾减灾的重要参考指标。本文结合北京山区泥石流灾害特点和已有降雨阈值研究成果,一方面在泥石流沟易发性、物源和危害人数进行分级的基础上,提出不同级别沟谷在不同前期降雨条件下,不同发灾概率的激发雨量,极大地方便了中短期预警实际工作;另一方面将泥石流流域降雨量、土壤含水率、次声、泥位4个参数,作为泥石流短临灾害预警关键物理参数,开展了泥石流专业监测设备预警阈值研究。最终,从技术层面上构建不同时间维度的泥石流监测预警阈值体系,为北京山区泥石流监测预警提供技术支持。

超声波液位远程监控系统

本文主要介绍利用超声波测距技术对流体系统进行液位远程控制的方案,采用ATMEL公司的AT89S8252单片机和PC机MODEM实现低成本、远距离的测量、显示及控制。并利用二次超声反射波进行了液位及泥位的双距离测量实验。

基于80C196单片机的超声波淤泥界面测定仪

利用超声波测量淤泥界面是一种精度较高,费用低廉的测量技术。本 文阐述了利用包络线法测量污泥厚度的原理,介绍了实现该原理的系统构成 和硬、软件的设计方案,并提出了适合单片机的数据处理算法。