應(yīng)用馬爾文MS2000激光粒度分析儀分析河流泥沙顆粒

1、    應(yīng)用馬爾文ms2000激光粒度分析儀分析河流泥沙顆粒    唐鴻琴曹均偉付帥摘 要：水文工作的開展離不開對水位、泥沙和流量的測量和分析。通過使用測量儀器，可對河流中的泥沙和顆粒物進行基礎(chǔ)檢驗，但采用傳統(tǒng)方法難以進行更加深入的探究。因此，引進了ms2000激光粒度分析儀，對該設(shè)備的具體情況進行了簡單介紹，并在實際案例的引導(dǎo)下進行了應(yīng)用研究。關(guān)鍵詞：馬爾文測量軟件；ms2000激光粒度分析儀；激光器；光電轉(zhuǎn)換器：tv149.3 ：a doi：10.15913/ki.kjycx.2015.24.067隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境問題已成為人們關(guān)注的焦點

2、之一。無論是長江、黃河，還是珠三角地區(qū)的河流，泥沙堆積、水量下降等問題均已成為水文工作者的研究課題。面對生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，河流治理越發(fā)緊急，我們必須采用先進的科學(xué)技術(shù)，幫助研究人員獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而為解決環(huán)境問題提供可行的方案。1 ms2000激光粒度分析儀簡介1.1 儀器系統(tǒng)的組成儀器系統(tǒng)分為主機、附件、計算機和馬爾文測量軟件。主機的主要功能是測量樣品粒徑，主要包括激光器和光電轉(zhuǎn)換器等元器件；附件主要是指進樣器，它最大的優(yōu)勢是可對樣品進行分散處理，并將其運送至主機測量，包括攪拌器、超聲器和抽取泵等；計算機和馬爾文測量軟件也是系統(tǒng)的重要組成部分，可監(jiān)控整個測量過程，并顯示和分析數(shù)據(jù)。1.2

3、 儀器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行過程在光學(xué)原理中，激光通常為單色光。當(dāng)光路變化時會形成平行光，并射向透光的試樣槽。由于顆粒間的介質(zhì)有所差異，因此，它在遇到光時會產(chǎn)生不同角度的折射現(xiàn)象。當(dāng)我們在不同的方向和位置安放光電轉(zhuǎn)換器時，可接收到衍射過來的信息，即完成信息傳輸?shù)倪^程。具體的測量結(jié)果會通過計算機上的顆粒直徑體積分布圖和頻率圖表示。1.3 主要性能指標(biāo)ms2000激光粒度分析儀具有較高的靈敏度，其測量速度和掃描速度較快。因此，無論分析哪種顆粒，都可以在較短的時間內(nèi)進行光路校正，從而完成數(shù)據(jù)的取樣工作。除此之外，ms2000激光粒度分析儀具有高重復(fù)性的亞微米區(qū)測量功能，其測量精度相當(dāng)高。2 ms2000激

4、光粒度分析儀的應(yīng)用2.1 測量處理在測量前，應(yīng)對樣品進行簡單處理，并初步測量含沙量。在激光粒度儀的作用下，氣泡會被認(rèn)定為顆粒物并測量，因此，必須消除氣泡才能保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，并驗收光學(xué)系統(tǒng)的潔凈度。激光散射對檢測環(huán)境有較高的要求，是一種高分辨率的光學(xué)手段，主要組成部分為檢測器和樣品池玻璃窗口。窗口通常會聚積很多灰塵，進而影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，需要設(shè)置測量背景，測量后去掉背景，從而得到真實的測量結(jié)果。分散時間也是測量處理過程中的主要組成部分。在進行超聲強度和泵速的取樣測試時，應(yīng)將測試時間控制在35 min。在泵速方面，要根據(jù)顆粒物的粒徑判斷，顆粒越大，泵速越快。在具體測量中，對遮光度有

5、較為具體的要求。如果遮光度過大，則會影響光線的散射，并出現(xiàn)重影；如果遮光度過小，則會因系統(tǒng)難以捕捉到光而影響數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。因此，應(yīng)將遮光度設(shè)置在1020的區(qū)間內(nèi)。此外，應(yīng)記錄圖文信息，科學(xué)分析具體數(shù)值。2.2 數(shù)據(jù)輸出測量窗口可顯示數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會提供不同形式的報告，幫助水文工作者進行多方面的分析。其形式包括文字、圖表、表達(dá)式等。圖表的類型具有多樣性，包括結(jié)果差異圖、數(shù)據(jù)擬合表和過濾分布表等。對于數(shù)據(jù)的輸出，主要是分析和計算具體的參數(shù)，通過篩分法測量，對比粒徑，并在結(jié)果仿真中展開探討。2.3 資料匯整資料整編是測量的最后一個步驟，即整合全沙計算的數(shù)據(jù)后，錄入計算機系統(tǒng)存檔。在傳統(tǒng)測量過程中，為了保

6、證錄入過程不出現(xiàn)失誤，需要仔細(xì)校對。但隨著新技術(shù)的使用，馬爾文測量軟件能對數(shù)據(jù)和圖形進行直接處理，完成數(shù)據(jù)間的相互轉(zhuǎn)換，這樣既縮短了測量時間，還提高了工作效率。3 應(yīng)用實例為了更好地了解水文泥沙具有的特性，對2013-05長江不同河段的河流泥沙情況進行了分析和探究。在河段沿程采集了河床質(zhì)、懸移質(zhì)沙樣等，并使用ms2000激光粒度分析儀進行了泥沙顆粒級配分析試驗。分析發(fā)現(xiàn)，長江流域具有一定的泥沙分布規(guī)律：對于單次泥沙顆粒而言，除了配線形狀較為規(guī)則外，級配間的分布和排列較為均勻；長江流域泥沙的穩(wěn)定性較高；對于相同質(zhì)量的泥沙，在不同河段具有不同的測量結(jié)果，一般情況下，長江上游和河口區(qū)域的泥沙顆粒比較規(guī)則，粒徑相差不大。在本次的測量中，對泥沙顆粒的大小、比例和密度都進行了測試。測試發(fā)現(xiàn)，河流泥沙級配會受到重力特征和水利特征等因素的影響。高質(zhì)量的泥沙顆粒可為河口的治理提供有效的數(shù)據(jù)，這對我國水利工程的建設(shè)有很大的幫助作用，可為河流的開發(fā)、利用提供科學(xué)依據(jù)，對環(huán)境保護有益無害。4 結(jié)束語ms2000激光粒度分析儀可充分運用光學(xué)原理和科學(xué)信息技術(shù)測量河流含沙量，具有較高的準(zhǔn)確性。該儀器在測量范圍和測量深度方面有優(yōu)勢，還具備無破壞性的特點，是現(xiàn)階段水文工作者進行科學(xué)研究的重要測量儀器。積極