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如何知道黄河坝体泥沙淤积情况?坝体掩埋测量方法
作者:    时间: 2016-01-25    浏览量:4570

前言:

黄河作为中国的第二大河流,被誉为“母亲河”,中华文明的发源地。

作为一条流经中国三大阶梯,全长约5464公里,流域面积约752443平方公里的长河,黄河的黄河中上游以山地为主,中下游以平原、丘陵为主。由于河流中段流经中国黄土高原地区,因此夹带了大量的泥沙,所以它也被称为世界上含沙量最多的河流。但是在中国历史上,黄河下游的改道给人类文明带来了巨大的影响。是中华文明最主要的发源地,中国人称其为“母亲河”。每年都会生产差不多十六亿吨泥沙,其中有十二亿吨流入大海,剩下四亿吨长年留在黄河下游,形成冲积平原,有利于种植。

大量的泥沙,对于黄河河道本身来说,却是非常巨大的隐患。泥沙会导致河道淤积,严重者致使河道堵塞、决堤,危机两岸的人民和经济。

因此,随时掌握黄河的泥沙淤积情况,对于黄河的河道治理、水下探测、防洪防汛、两岸的生产和生活来说,都至关重要。

本文就以现代化水下地形测量技术,介绍黄河坝体泥沙掩埋情况的测量方案。


测量方案

范围概况:

测量示范两条测线:垂直黄河岸边的坝体向河中方向约100m。测量坝体表面缺漏及水下部分被泥沙掩埋情况。


仪器设备:

本次水下地形测量拟使用美国Benthos公司开发最新的 Chirp III 浅地层剖面仪。Chirp III 重量轻,方便携带和运输,适合在小船潜水作业。


Chirp III系统简介

Chirp III 是一个双频同时工作系统,可用的频率范围为:2-7KHz和10-20KHz。选择不同的频率及Chirp带宽可以让用户按照所需要的水底沉积物探测深度和对沉积物/物标的分辨率来进行系统设置。

Chirp III系统设置十分方便,可以使用多种拖鱼和震源。舷挂式换能器适合在浅水应用,便于安装与拆卸;TTV-170拖鱼和TTV-290拖鱼配置适合在深水应用。


Chirp III系统包含以下组成:

  • 收发机
  • 换能器阵列
  • 安装支架
  • 采集数据用笔记本电脑
  • 浅剖采集后处理软件


Chirp III系统主要特点

- 轻便,操作简单

- 双频同时工作

- Chirp III 系统能够以双频(2-7 kHz 和10-20 kHz )同时工作,该方式覆盖了较大的频率范围,且用户可以对不同的频率段进行选择

- 以太网输出,Chirp III 系统采用以太网输出数据,保证了高速安全的数据输出

- 软件用户界面良好

- 采用了新的Chirp 处理技术,从而保证了数据的连续存储和显示

- 存储的校准数据可以用于海底反射系数的实时计算,从而判定海底表面沉积物类型

- 存储原始数据用于质量监控


外业工作

系统定位由带有RTK 功能的差分GNSS接收机,浅地层数据由获取Chirp III 系统、现场导航由华测Hydro Survey软件实现,外业仪器安置示意如图1 所示、现场如图2所示。

外业利用美国Chesapeake Technology Inc 公司出品的SonarWiz5 软件进行浅地层数据采集,界面如图3所示。



内业数据处理

室内利用美国Chesapeake Technology Inc 公司出品的SonarWiz5 软件进行浅地层剖面数据处理。原始浅剖数据图像如图3所示,经坐标系转换、图像预处理、底跟踪、数字化分层、制图等一系列过程,最终处理为各个航线的剖面成果数据,请见附件所列剖面文件。

图4:内业数据处理界面


数据成果

本次示范测量黄河堤坝向外约100米水域测线平面位置如图5所示,共计2条测线。

测线1坐标:(36.73123722, 117.0216591)~(36.7313038, 117.0195841);

测线2坐标:(36.73101665,1170205194)~(36.73193888,117.0208722);


结论

演示探测的2条测线,堤坝与河底分界明显,从堤坝向外水深先变浅后变深。从堤坝向外,测线1从(36.7312365705,117.0215680122)处开始向外被泥沙掩埋,水深6.7m;测线2从(36.7312416543 117.0205805543 )处开始向外被泥沙掩埋,水深6.7m。


成果

通过断面图可以明显看出坡比、泥面、坝体的位置


注:以上断面因没有坐标转换参数,此平面坐标投影所用椭球为WGS-84;坝顶位置因未测量故为假设坝顶,旨在输出一个假设成果。

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