新型透射测量技术在泥沙含量监测中的应用

基于光学透射原理设计研发的泥沙含量测量系统采用整体浸没式测量,具有量程大(0.001~100 kg/m;),测量精度较高(误差在±6%以内),响应时间短(<5 s)和网页实时展示数据等特点,能够满足特定河湖区域泥沙含量的测量需求。详细介绍整套系统的测量原理和构成。通过比对实验验证该技术在实际运用中的精度较高,测量值与真实值的相对误差能够达到6%以内。这项技术可以作为一种新型量测手段代替人工取样方法运用于泥沙含量测量。这套系统现已部署于江苏省沭阳水文水资源监测中心新沂河测量断面,进行泥沙含量的24 h在线监测。在实时监测过程中在线监测结果定期和人工取样结果进行数据比对,两者误差在6%以内。并且利用系统进行多点测量,研究泥沙含量在不同深度下的历时变化曲线,绘制测量断面的垂向泥沙含量剖面曲线。

无人机视觉测流技术在河流流量监测中的应用

以无人机和人工智能为核心的视觉测流技术研究可极大地简化河流测验任务流程,提升测验效率,降低测验成本。对水面图像测速技术及水面示踪物与纹理模态识别算法进行基础研究,通过与无人机技术的结合,研发适用于水文行业河流流速、流量测验的无人机视觉测流系统(UVFV),并开展了实地测验与数据比对工作。研究结果表明,无人机视觉测流系统性能先进、高效便捷、数据精准,系统的断面流量估计误差小于5%,能够充分响应河流应急监测和常规水文测验的需求,可为水文行业信息化、现代化建设提供技术支撑。

台风“纳沙”过境期间磨刀门水道咸潮上溯的动力机制

选取典型台风“纳沙”,采用SCHISM模型建立磨刀门水道三维水流盐度数值模型,结合辛普森数(Simpson number)和盐通量机制分析法,研究台风过境期间磨刀门水道咸潮上溯的动力机制。结果表明:台风在短时间引起强烈的盐水入侵,在水道内形成明显的盐淡水分层,进而引发较强的纵向环流;台风期水道中游呈现应变致周期性层化状态,水道中的纵向环流主要是受潮汐应变驱动形成;台风期盐度分布呈现出“双峰”特征,这与台风“纳沙”增水效应引起平流通量转而向陆输送的动力过程密切相关。

台风路径对磨刀门水道咸潮上溯动力过程的影响机制

随着全球气候变暖加剧,台风强度和强台风数量不断增加,加剧了磨刀门水道咸潮灾害的变化形势。本文采用SCHISM(semi-implicit cross-scale hydroscience integrated system model)模型建立磨刀门水道三维水流盐度数值模型,分析台风路径对磨刀门水道盐水入侵的影响。选取以“纳沙”为代表的西径型台风和以“天兔”为代表的东径型台风,发现二者对盐度输运和层化过程的动力响应具有差异性。东径型台风导致外海减水,平流通量向海增大;而西径型台风引起外海增水,逆转了原本向口外输出盐度的平流通量,会引起严重的盐水入侵。台风不仅引起外海的增减水效应,还带来强劲的局地风作用,对水道流速和盐度分布产生重要影响。在西径型台风下,顺河口向上游的风会减弱盐淡水分层,并加强平流项的向海输出;而在东径型台风下,一定强度顺河口向下游的风加强盐淡水分层,但当风速过强时,则会削弱盐淡水分层。

基于移动摄影设备的大尺度粒子图像测速研究

大尺度粒子图像测速技术在复杂地形流域的原型观测实验中存在安装难等问题。本文提出了采用移动摄影设备进行原型观测实验数据采集的方法,通过对采集的视频进行去抖动处理,得到了无抖动的视频图像。读取无抖动视频的帧图像,进行LSPIV流场分析,印证了去抖动处理方法的可行性。该方法的成功应用,大大降低了复杂地形流域的原型观测实验的难度,具有良好的应用前景。

台风期间波浪和局地风对磨刀门水道盐淡水混合的影响机制

珠江磨刀门水道地处亚热带季风气候区,直面南海,容易受到热带风暴的袭击。选取台风"纳沙",采用SCHISM模型建立磨刀门水道三维水流盐度数值模型,通过数值试验对比,结合势能异常分析法,探究了台风期间波浪和局地风对磨刀门水道混合与层化的影响。结果显示:由于近岸及河道内水深较浅,波高整体较小,波浪对水体层化过程影响不大,对流速分布有一定的调整作用,使其分布更为均匀,并在一定程度上加强水体掺混,利于外海高浓度盐水向河口和海岸扩散。而台风期间强劲的局地风对垂向水体状态以及势能异常变化率各项均有显著作用,影响着盐淡水的层化混合过程。