河工模型断面垂线流速自动测量系统的研制

针对目前河工模型试验测量断面垂线流速还需要通过人工定位测量的问题,开发研制出具有全自动功能特征的断面垂线流速自动测量系统。测量系统结合二维平面自动定位测桥,自动三维地形仪等先进技术,在将断面地形的测量数据用于垂线流速测点定位的基础上,增加了断面水面边界的测量,既为流速传感器定位范围提供依据,也为后续计算提供依据,同时采用多流速传感器快速定位同步测量的方法,在实现大面积流速同步测量技术上有所突破,解决了人工测量定点速度慢、效率低的问题,适应了模型试验发展需求,提升了河工模型试验研究水平。     

多路水深流速自动采集系统设计与应用

针对河工模型试验中多点流速自动测量的需要,设计了一种多点水深流速同步自动采集系统。系统由计算机通过RS485总线与多台水深流速仪相连,组成多点水深流速自动测量。水深流速仪能够自动测量当前水深,并根据测得的水深和规定的测量法则,如1点法、3点法、5点法等,自动对流速传感器进行垂线定位和流速采集。系统通过串行通信方式控制各台水深流速仪,实现各垂线流速的同步测量、数据传输、显示、保存和查询功能,并能自动生成需要的测量记录报表。该系统显著提高了模型试验断面流速测量的效率和水深测量与定位的精度。     

河流断面探入式精准测流装置的研发及应用

随着科技的进步和水利行业的快速发展,河流断面测流方式已逐渐由自动化代替人工测流,出现了多种自动化断面流量测量装置。测量装置按照测量方法可分成探入式和非探入式两种。提出了一种基于探入式测量方法,适用于多类型自动测量设备的通用型装置。该装置通过测量线长、偏角和倾角,结合采集处理技术,可精确测量河流断面水位、水深、淤积、分层流速等参数,适用于缆道型、轨道型等多种断面测流设备。通过实验检测及现场监测对比,结果表明采用该装置可大幅提高垂线测量精度。     

河工模型跟踪式数字流速流向仪的设计与研制

为更好地同步测量河工模型含沙水流的流速和流向,设计研制了一种新型跟踪式数字流速流向仪,其由流向自动跟踪装置和旋浆流速检测仪2部分构成。已有的旋浆流速测量仪器已较为成熟可靠,在此设计研制了流向测量仪器,主要采用了步进电机机电一体化与数字电路技术,并采用阻抗式传感器进行信号转换。给出了逻辑电路原理框图,介绍了电路分析、元器件的选用以及仪器的率定方法。率定与应用结果表明,研制的跟踪式数字流速流向仪适用于较大含沙水流的泥沙模型及清水模型,并能够自动跟踪测量流向和流速,为模型试验提供了一种新型的流速流向测量仪器。     

无线智能流速采集仪及系统

针对国内大型物理模型流速测量需要,开发了一种适用于现代水工、河工模型试验的新型无线智能流速采集仪,本文从硬件和软件两方面对该流速采集仪器的研制进行了阐述.实践表明,流速采集仪设计合理,使用方便,各项功能都达到了设计要求,具有应用前景.     

实时流场测量系统在河工模型试验中的应用

流场实时测量系统VDMS(以下简称VDMS),是运用数字摄像与粒子跟踪测速技术(PTV)研制开发的表面流场大范围同步测速与监控系统。该系统可快速方便地得到模型试验范围研究区域内的流场、断面流速分布及单个或多个测点的流速矢量变化过程,提高了试验的精度和效率。     

DPIV系统在河工模型试验中的应用研究

河工模型有同其它模型不同的特点，给流场的测量带来一定的困难，而DPIV系统是一种适合于河工模型的快速的流场测量方法。本文根据河工模型流场测量的特点建立了一套DPIV系统，可以对近平方米区域内的流体表面流场进行快速测量。并且根据河工模型中示踪粒子分布的特点，提出了DPIV速度计算的改进算法，提高了速度计算的效率，达到了对河工模型流场的实时测量和记录的要求。     

河工模型试验计算机测控系统

水利河工模型试验中，水位、流量和流速测控的传统方法普遍存在测量与控制精度低、试验周期长的问题。针对此问题研制出水利河工模型试验计算机测控系统，并将其成功应用于国家“八五”重点科技攻关项目中的河工模型试验计算机测控系统中水位、流量自动控制和流速数据多点同步采集与处理系统，大大提高了模型试验的测量、控制精度和工作效率，缩短了模型试验周期。     

国内河工模型地形测量方法研究综述

通过对国内河工模型地形测量方法的回顾,系统地介绍激光技术、超声波技术、光学技术、计算机技术以及图像处理技术等先进技术在河工模型地形测量中的应用及发展,详细介绍光电反射式地形仪、电阻式地形仪、跟踪式地形仪、超声地形仪、激光扫描仪等仪器及近景摄影测量技术的优点及存在的问题,指出结合各种测量技术的优点实现河工模型地形的大范围非接触测量将是今后的研究方向。     

GPS在水面流速流向测量中的应用

传统的水面流速流向测量多采用经纬仪交会法,此法需要大量的人力和设备,工作量大且费时。近几年,随着全球定位系统(GPS)的广泛应用和实践,在一定范围内,采用GPS定位法替代经纬仪交会法施测水面流速流向。介绍了GPS定位法的测量原理、设备,以及测量方法。通过对GPS定位法的精度和优缺点的分析,得出采用GPS定位法施测水面流速流向具有较高的推广价值。     

河工模型三维地形测量系统的研制

 针对目前常用的电阻式地形仪存在的问题，介绍了一种新型的河床模型三维全自动地形仪。该仪器采用超声测量原理实现了水下地形的无接触快速扫描测量，采用阻抗原理实现了洲滩、边滩、浅滩的地形测量，有效提高了测量速度，并减小了对河床的扰动影响。系统采用灵巧纵向行走机构和适当的计算机控制方式，使测桥纵向行走自如。系统能自动完成三维地形测量、断面图形显示、等高图和三维地形图的绘制 。     

河工模型试验量测新技术的开发及应用

量测技术水平是决定河工模型试验成果质量的关键因素之一。为此,介绍了近期在河工模型断面板制作、河势与流场观测、动床地形三维测量方面的研发成果,包括:提出了基于文本编辑的自动断面板脚本绘制方法,同时结合激光切割机的应用,解决了人工绘制断面板费时费力、数控雕刻机成本高和一般科研人员难以使用等问题;将无人机航拍技术应用于实验室河工模型试验流态、河势和流场观测,与常规固定式摄像机相结合,为试验成果的进一步分析提供了独特视角和丰富、可靠的参考信息;将运动结构恢复三维地形重建技术应用于河工模型冲淤地形测量中,并结合河工模型试验冲淤地形的特点提出具体应用方法。     

H-ADCP在流域引江济太工作中的实践

介绍了声学多普勒流速剖面仪（ADCP）的主要工作原理,总结了太湖流域引江济太调水工作的需要,以水平式ADCP（H-ADCP）系统在苏州望亭水文站中的应用为例,对比分析了2009年引水、排水期间H-ADCP和人工监测的数据,总结了H-ADCP的使用特点,比测分析结果说明ADCP测流数据合理准确,可为今后防汛、水资源管理信息化建设提供借鉴。     

河工模型智能化测控设计及开发

将人工智能化引入河工模型试验,提出河工模型智能化测控的涵义,建立以“模型自设计、试验自运行、数据自处理”为一体的全自动河工模型试验新模式,阐述了模型设计、试验及数据处理各过程的自动化流程及实施方法。基于VB(Visual Basic)、ASP(Active Server Pages)和JAVA编程语言,开发了适用于电脑、服务器、移动终端等不同应用平台的智能测控系统。以赣江朝阳大桥河工模型为例,运用智能化测控系统自主完成了模型设计、边界控制、数据采集和数据分析,系统自主对比模型流速与原型流速,经人工验证,分析结果准确可靠。     

南水北调穿黄模型检测与控制自动化系统

 为了提高河工模型检测与控制自动化水平，采用机电式自动跟踪水位计及自行设计的异形板结构掺沙阀门，自适应PID算法和独特的控制流程，以每级流量时间为基础，设计出了一个集流量、掺砂、水位检测与控制为一体的全自动控制系统。系统水位控制精度达到0.1mm，能在7min左右使水位达到稳定。应用于南水北调穿黄河工模型后，各项指标均满足系统设计要求。     

维持河流健康生命研究

河流与健康相结合是可持续发展和社会价值进步的必然结果,维持河流健康已成为河流管理的一个热点问题。河流是有生命的,类似于有机生命体的健康,我们可以用健康来描述河流的生态状况,河流健康概念寻求利用生物或生态评价方法来完善传统的物理一化学评价方法。河流健康的度量对象包括：堤岸、河床、河水感观、水质指标、水生无脊椎动物指标和鱼类指标等。河流健康评价指标应包括：生态指标、物理化学指标、社会经济指标和人类健康指标。要维持河流健康,应加强河流水资源配置、水质、河岸地和河道等4方面的管理。     

河工模型在河流治理开发与保护中的作用

在总结国内外河工模型发展历程的基础上,简要论述了河工模型在大型水利工程建设、河道治理实践、河流开发利用、河流生态保护,以及河口海岸治理与开发利用中的作用,并提出了河工模型试验中需进一步研究解决的模拟关键技术问题,包括河工模型的变态问题、河床阻力相似、模型选沙问题、模型量测技术问题等。