河流懸移質(zhì)泥沙監(jiān)測技術規(guī)程

河流懸移質(zhì)泥沙監(jiān)測技術規(guī)程本文件規(guī)定了水體懸移質(zhì)泥沙監(jiān)測設備所涉及的儀器安裝、系統(tǒng)檢測、日常管理及精度指標等技術要求。本文件適用于天然河流、湖泊、水庫、人工河渠、受潮汐影響或水工程調(diào)節(jié)影響河段的懸移質(zhì)泥沙自動監(jiān)測及資料分析整理等可參照執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本規(guī)程的引用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T50159-2015《河流懸移質(zhì)泥沙測驗規(guī)范》GB/T50095—2014《水文基本術語和符號規(guī)程》SL/T247-2020《水文資料整編規(guī)范》3術語與定義GB/T50095—2014界定的以及下列術語和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復列出了GB/T50095—2014中的一些術語和定義。3.1河流泥沙riversediment河水挾帶的巖土顆粒。3.2泥沙特性sedimentproperty泥沙顆?；蚰嗌郴旌衔锏奈锢?、化學性質(zhì)。懸移質(zhì)suspendedload受水流的紊動作用懸浮于水中并隨水流移動的泥沙。3.4泥沙密度densityofsediment單位體積泥沙的質(zhì)量。3.5高含沙水流flowwithhyperconcentrationofsediment含沙量達到每立方米數(shù)百千克或以上，水流規(guī)律已不再符合牛頓流體規(guī)律的挾沙水流。23.6懸移質(zhì)采樣器suspendedloadsampler為測定懸移質(zhì)含沙量及顆粒級配﹐采集河渠懸移質(zhì)水樣的儀器。3.7瞬時式采樣器instantaneoussampler在河渠過水斷面的預定測點，在瞬時內(nèi)采集懸移質(zhì)水樣的儀器﹐橫式采樣器屬此類儀器。(1)錘擊式橫式采樣器hammerdrivehorizontalsampler采樣筒橫置，應用落錘撞擊，瞬間關上采樣簡蓋的采樣器(2)拉式橫式采樣器corddrivehorizontalsampler采樣筒橫置，在水面上用拉繩方式，瞬間關上采樣筒蓋的采樣器。3.8積時式采樣器time-integratingsampler在河渠過水斷面的預定垂線或測點﹐在某一時段內(nèi)采集懸移質(zhì)水樣的儀器﹐分選點式和積深式兩種。(1)瓶式采樣器bottledsampler具有進水管﹑排氣管﹐其盛水容器像瓶狀的積時式懸移質(zhì)采樣器。(2)皮囊式采樣器collapsiblesampler借助皮囊容器柔性以傳導和調(diào)整器內(nèi)外壓力使其平衡﹐測前將皮囊內(nèi)空氣排空的積時式懸移質(zhì)采樣器。(3)泵式采樣器pumpingsampler具有相應進出水口，并由一個泵系統(tǒng)構成的懸移質(zhì)采樣器。(4)調(diào)壓式采樣器pressureadjustablesampler以采樣處水體靜水壓力壓縮空氣的原理，使水樣艙內(nèi)外壓力平衡而吸取水樣的積時式懸移質(zhì)采樣器。3.9同位素測沙儀radioisotopesedimentconcentrationmeter應用放射性同位素通過不同含沙濃度渾液強度有不同程度衰減的原理來測定含沙量的儀器。3.10光電測沙儀photoelectricsedimentconcentrationmeter應用光電效應來測定顆粒較細、粒徑均勻、含沙量較小的含沙量儀器。3.11振動式測沙儀vibrationalsedimentconcentrationmeter3應用振動原理和電子技術測定含沙量的儀器。3.12超聲波測沙儀acousticsedimentconcentrationmeter應用超聲波穿過含沙量不同的水體，其強度衰減不同的原理測量含沙量的儀器。3.13測流取沙綜合儀multipurposesampler具有同時測量流速、水深、取泥沙水樣功能的儀器。4一般規(guī)定4.1實施懸移質(zhì)泥沙自動監(jiān)測，應對下列自動監(jiān)測條件進行調(diào)查了解：a）自動監(jiān)測河段順直度、紊流影響、沉水或挺水水生植物、漂浮物或漂浮植物、槽灘結構形態(tài)、沖淤變化等河槽結構形態(tài)及變化情況。b）特征水位、洪水漲落、水位季節(jié)性或時段型變化幅度、水體流速流態(tài)、含沙量量級、斷面特征、航運狀況等河流水情。c）測驗河段泥沙傳感器安裝位置是否有非自然光直接嚴重干擾，通訊信號是否覆蓋等。d）分析測驗河段水體情況，水質(zhì)是否屬于重度污染、油性污染，含沙量是否在測量范圍內(nèi)等。4.2懸移質(zhì)泥沙自動監(jiān)測時應適時檢查固件和軟件版本，并及時升級。4.3懸移質(zhì)泥沙自動監(jiān)測中使用的數(shù)據(jù)后處理第三方軟件應經(jīng)測試，銜接相關技術規(guī)程并符合其有關要求，量值傳遞正確。5技術要求5.1基本要求5.1.1懸移質(zhì)泥沙監(jiān)測設備應滿足下列適用條件：a）在適宜懸移質(zhì)泥沙監(jiān)測范圍內(nèi)。懸移質(zhì)泥沙含量的適宜范圍與其來源、組成等特性相關，目前尚不能給出普遍適宜的范圍，需結合測站特性具體分析判斷。a）應具備牢固穩(wěn)定的安裝條件和水深范圍，不易長期暴露在空氣中。b）流態(tài)穩(wěn)定，不應有大量的漩渦、湍流、回水、死水。注：不穩(wěn)定流態(tài)包括水流因橋墩作用產(chǎn)生的紊流，在堰閘出流的下游河段遇到的亂流及岸邊回水、流速較小形成的死水等。c）避開河床水草等植物、強磁場等影響。注：沉水植物在水中搖擺對光信號測量構成干擾；桁架橋、鐵路橋等跨河建筑物形成環(huán)境磁干擾。5.1.2對于河口區(qū)寬闊河段，同一斷面宜采用多臺儀器不同垂線同步自動監(jiān)測。45.1.3使用懸移質(zhì)泥沙監(jiān)測，應符合如下質(zhì)量要求：a)遵循泥沙監(jiān)測系統(tǒng)技術手冊的各項操作規(guī)定，符合相應的指標要求。b)在測前準備階段，正確使用制造商提供的自檢程序對設備進行檢驗。c)根據(jù)自動監(jiān)測水域水文泥沙特性對系統(tǒng)的各項參數(shù)進行優(yōu)化設置。d)對含沙量自動監(jiān)測成果進行合理性檢查。e)正確操作儀器的安裝、拆卸，現(xiàn)場排除常見故障。f)資料備份及存儲管理安全可靠。5.2儀器安裝5.2.1懸移質(zhì)泥沙監(jiān)測系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇以下安裝方案：a）采用浮體將傳感器固定在測驗斷水下某一深度，按設定的時間間隔進行數(shù)據(jù)采集。泥沙傳感器的安裝位置應綜合考慮斷面形態(tài)、水流流態(tài)及所測點含沙量與垂線平均含沙量及斷面平均含沙量的代表性等因素，選擇安裝在岸邊或固定建筑物、船載或浮體上?？筛鶕?jù)需要，在測驗斷面的不同位置布設多套泥沙傳感器。b）岸邊或固定建筑物固定安裝：泥沙傳感器安裝在河岸邊、水位自記井、橋墩建筑物上，安裝地點應與水體直接接觸，并保證最低水位時，泥沙傳感器不露出水面。1）有水位井的斷面安裝方法:固定到水位井底部，保證泥沙監(jiān)測儀在最低水位以下0.5米，距離河床0.5米以上。2）漫灘斷面安裝方法:在河中間打樁固定，保證泥沙監(jiān)測儀在最低水位以下0.5米，距離河床0.5米以上。3）陡岸斷面的安裝方法:直接將泥沙監(jiān)測儀固定在陡岸下部，保證泥沙監(jiān)測儀在最低水位以下0.5米，距離河床0.5米以上。5.2.2儀器安裝前應檢查下列內(nèi)容：a)傳感器是否有污損、變形、破損、緊固件松動等現(xiàn)象。b)供電系統(tǒng)輸出電壓是否符合儀器標稱要求。c)逐一清點使用的電纜和插接件。5.2.3安裝支架應符合下列要求：a)結構牢固穩(wěn)定，不因水流沖擊或測船航行等原因導致傾斜或搖晃。b)宜采用防銹、防腐蝕能力強，重量輕、強度大的非鐵磁材料。c)宜配置儀器防撞、防丟失等裝置。5.2.4傳感器載體（浮體、測船）應符合下列要求：安裝漂浮傳感器進行懸移質(zhì)含沙量監(jiān)測，應符合下列要求：a)無漂浮物和船只碰撞影響。b)儀器的數(shù)量和位置，根據(jù)斷面含沙量分布分析以及試驗確定。c)使用多臺儀器時，設備保持或基本保持在同一斷面線上。5d)流速、波浪較小，漂浮物不大時，采用船形或圓形等專用浮體。e）流速、波浪較大，漂浮物較多較大時，浮體搖晃影響觀測且斷面能行船時，采用水文測船。5.2.5采用水文測船時，可安裝在船頭、船弦或穿透船體的豎井內(nèi)，并應符合下列要a)水深較小時可采用船頭安裝或船體豎井安裝。b)水深較大時可采用船舷安裝。c)根據(jù)水流速度、水面波浪、測船吃水深度、船底形狀等因素，減小傳感器入水深度，但應保證傳感器在工作過程中始終不露出水面。d)保證船體不妨礙傳感器聲波信號的發(fā)射和接收。5.3儀器自檢每次測流前應進行儀器自檢，并應符合下列要求：a）通過隨機配置的設備狀態(tài)檢測軟件進行逐項自檢，判斷設備是否正常，保證數(shù)據(jù)的可靠性。b）保存自檢結果。5.4測前準備5.4.1儀器自檢及測沙前，應將系統(tǒng)設備與規(guī)程時鐘同步。5.5參數(shù)設置5.5.1根據(jù)測站特性，設置合理的采樣歷時和采樣間隔，以克服水流脈動的影響。5.5.2根據(jù)測站沙的濃度和類型，設置合理的自清潔頻率，以克服傳感器表面附著物對精度的影響。5.6日常數(shù)據(jù)檢查5.6.1含沙量自動監(jiān)測結束時，應及時檢查成果，分析評價自動監(jiān)測成果質(zhì)量，檢查內(nèi)容應符合下列規(guī)定：a)檢查含沙量監(jiān)測參數(shù)設置的合理性，對于采集命令有錯的需要立即重新設置重新測量。b)定期察看監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常、中斷，及時進行原因分析、故障排除及恢復處理。c)實時檢查系統(tǒng)電源電壓等工況數(shù)據(jù)，確保設備運行正常。5.6.2自動監(jiān)測數(shù)據(jù)文件保存應符合下列要求：a)每次自動監(jiān)測應建立單獨的項目文件夾，文件夾命名應具有可識別性。b)配置文件、系統(tǒng)自檢文件等應與原始數(shù)據(jù)文件同時儲存在項目文件夾中。c)文件名的編制規(guī)則應統(tǒng)一，可由斷面名和流水號組成。d)系統(tǒng)設置、系統(tǒng)自檢和含沙量自動監(jiān)測總結文件應打印并附在記錄表后保存。6e）同一個項目文件夾，應至少保存在兩處具有物理隔絕的獨立介質(zhì)中，實行異地備份。5.7儀器檢查與保養(yǎng)5.7.1懸移質(zhì)泥沙監(jiān)測最重要的是安全工作，保證系統(tǒng)安全，儀器不落水、不丟失。5.7.2實時查看設備周邊環(huán)境情況，及時清理浮體或支架上攔掛的漂浮物。5.7.3定期對儀器設備進行檢查，內(nèi)容應包括傳感器是否有被撞或被刮劃檢查、防腐蝕部件檢查、電纜（信號）線檢查，并應符合下列規(guī)定：a)定期進行清洗維護傳感器，傳感器表面有附著物時，先用清水沖洗，然后用棉簽或者光滑的軟布蘸清水小心拭去附著的污垢，注意不要刮花或者損傷玻璃光源；有明顯的裂痕或較深的劃痕時，應檢驗是否影響自動監(jiān)測精度。b)防腐蝕部件腐蝕嚴重時，應更換新的部件。c)自動清潔刷轉動不靈敏或清潔效果不佳時，應對清潔刷上的海綿進行更換。d)電纜（信號）線破損、漏電時，應維修或更換。5.7.4儀器設備安全管理及保養(yǎng)應符合下列規(guī)定：a)在儀器設備安裝位置附近做好警示，防止船只從儀器后部撞壞接線裝置。b)供電系統(tǒng)按規(guī)定作好保養(yǎng)。c)野外作業(yè)時，請確保清潔刷轉動情況下的儀器一直保持在水下，傳感器需提出水面時，須關閉電源使清潔刷停止轉動，且應避免傳感器長時間暴曬。d)發(fā)現(xiàn)有無關人員在儀器附近逗留、游玩，應及時勸阻。e)發(fā)現(xiàn)有漂浮物在儀器附近影響系統(tǒng)安全，應及時清理。f)檢修時，船只應從側面向儀器靠近，或預先將儀器提出水面。5.8儀器檢驗5.8.1儀器檢驗應包括對比自動監(jiān)測、固件升級、返廠維修及廠商返回，按附錄A記錄。5.8.2儀器可靠性對比自動監(jiān)測應符合下列要求：a)新儀器首次使用以及儀器維修后，應開展1次現(xiàn)場比測檢驗。b)儀器固件版本升級后，應開展1次現(xiàn)場比測檢驗。c)每年汛前應至少開展1次現(xiàn)場比測檢驗。5.9含沙量模型建立5.9.1點含沙量模型優(yōu)化?？赏ㄟ^其他基準方法（如采樣分析法），優(yōu)化本站含沙量模型。5.9.2斷面含沙量模型建立。根據(jù)傳感器的一點或多點含沙量數(shù)據(jù)與同時實測的斷面平均含沙量數(shù)據(jù)建立關系，建立、優(yōu)化本站斷面含沙量模型。5.10誤差來源與精度要求75.10.1誤差來源包括下列內(nèi)容：a)傳感器鏡頭受污的測量誤差。b)傳感器周邊懸掛漂浮物引起的數(shù)據(jù)誤差。c)儀器入水深度不當?shù)臏y量誤差。d)傳感器安裝位置代表性不佳的測量誤差。5.10.2適用性比測試驗與精度要求應符合下列要求：a)精度已驗證合格且應用廣泛的儀器，可不開展比測試驗。b)精度未經(jīng)驗證的儀器，應開展適宜性試驗并評定精度，并應符合下列要求：1)應按儀器類型比測，不宜針對某一臺儀器比測。注：不同型號的每一單臺儀器均經(jīng)過嚴格的出廠鑒定程序，其產(chǎn)品質(zhì)量是一致的。因此，在開展適宜性試驗時，只需針對某個型號儀器即可，而無需針對某一具體儀器。在不同水文站對同一類型的儀器開展適宜性評價時，將各站收集的全部試驗資料匯集后進行精度統(tǒng)一評價，其評價結果適用于該型號的所有儀器。2)參證方法應選用精度符合GB/T50159-2015規(guī)定的方法。3)宜在多個具有代表性的水文站點中，由多個監(jiān)測人員共同開展比測試驗，各站點應在枯季、汛期的不同洪水過程的不同水位級開展比測。4)有效比測總次數(shù)不應少于（90）次，比測特征值數(shù)據(jù)應代表本站懸移質(zhì)泥沙含量變化過程。5)應按SL/T247-2020的規(guī)定檢驗待驗證儀器與參證方法泥沙取樣分析成果是否屬于同一個總體。6)懸移質(zhì)含沙量自動監(jiān)測成果與人工同步取樣分析含沙量系列相關系數(shù)不小于0.9。7）懸移質(zhì)含沙量自動監(jiān)測成果與人工同步取樣分析含沙量的誤差由各地根據(jù)自身情況進行精度控制。注：鑒于大部分河道受水利工程影響，懸移質(zhì)含沙量常年都非常小，采用常規(guī)誤差分析方法存在不合理的情況，此時可參照(GB/T50159-2015)規(guī)定，采用樣本累積的方法進行誤差分析。5.11比測率定5.11.1用于比測分析的斷面平均含沙量資料，應采用人工取樣處理或多線多點法施測,人工施測的垂線數(shù)和測點數(shù)布置，其單次含沙量誤差應小于本站任務書規(guī)定的誤差指標值的75%。5.11.2比測時機的選擇與測次布置，應符合以下要求：a)分析本站含沙量變化，區(qū)分不同水位級和含沙量級進行比測，分級數(shù)不少于15個。多個代表含沙量關系的，每一代表關系的水位或含沙量分級數(shù)不少于10個。8b)每一水位或含沙量分級進行3～5次比測，條件不足時至少進行2次。c)除了明確可以確定的粗差外，不得舍棄比測點據(jù)，每一關系線用于定線的有效點據(jù)不少于30個。d)間測站和巡測斷面在巡測方案確定的巡測期內(nèi)進行比測。e)代表含沙量的測次與全斷面含沙量的測次同步。5.11.3當含沙量變率較大，受自動監(jiān)測條件限制，無法實現(xiàn)代表含沙量與全斷面平均含沙量的觀測中時刻完全一致的，可將泥沙監(jiān)測的測次間隔加密至近似連續(xù)觀測，代表含沙量樣本數(shù)據(jù)按照全斷面平均含沙量參比樣本的測次時間，從代表含