采用激光衍射法分析泥沙颗粒级配适用性探讨

对激光粒度分布仪的原理和功能进行了介绍,对仪器进行了相关基本参数率定和仪器性能实验,将其成果与传统沉降法成果进行了对比分析和衔接转换.分析表明,激光粒度仪适用性较好,已经达到了投产应用条件,但由于分析原理及分析方法的不同,与传统沉降法成果有一定差异,因此需不断扩充泥沙级配不同分析成果的样本库,并运用泥沙级配转换软件进行衔接.     

激光法与传统法粒度级配回归模型的建立

建立了以各实验室各沙型全部试验泥沙粒度级配成果为全系列样本和分实验室、分流域区段、分沙型样本的回归曲线方程，分析认为：①在激光法和传统法对比试验取得可靠成果的基础上，用回归分析的方法建立的相关换算关系是实用、可行的；②不同实验室、不同区域激光法与传统法的回归方程（曲线），各沙型分别拟合的方程（曲线）都很接近由全部试验沙样建立的方程（曲线）；③传统法粒度分析级配成果（X）换算为激光法粒度分析级配成果（Y）时用公式Y=0．0018X^2＋0．7729X＋2．6605，激光法粒度分析级配成果换算为传统法粒度分析级配成果时用公式X=-214．694＋（44614．198＋555．556Y）^1/2。     

粒度测试中激光法与传统法对样本群数据的处理

为了建立黄河泥沙激光法与传统法粒度级配换算关系，分别用消光系数、沙样粒度级配的对比分析和“3倍均方差准则”过滤的方法，甄别和剔除了“错误”数据。对样本群数据进行归整分析与错误甄别后，建立了黄河泥沙激光法与传统法粒度级配回归模型，推求两种方法粒度级配换算公式时所用的实际沙样为1318个，与采集的1508个测试沙样比较，成果率为87．4％。     

激光粒度分析仪应用于黄河泥沙颗粒分析的实验研究

通过激光粒度分析仪应用的实验研究，取得了适于黄河泥沙粒度分析的一套基础参数，建立了黄河泥沙激光法←→传统法粒度级配的衔接互换关系，表明将激光粒度分析仪推广用于河流泥沙粒度分析，将使本项业务技术发生根本的飞跃变化。     

激光法与消光沉降法测试泥沙粒径误差分析

M S2000激光粒度分析仪,是目前黄河水文行业中引进的新一代测试泥沙粒径的分析仪器。它以体积为测量基准、用等效球体来表现测量成果,传统的消光沉降法是以重量为测量基准、使用沉降原理来测量泥沙颗粒的大小。由于两种方法分析原理的不同,导致分析成果产生较大差异。通过用激光法与传统消光沉降法对不同沙型的泥沙样品分别对比测试,建立了本测区两种分析成果之间的相关关系,以解决新旧泥沙颗粒级配资料的衔接问题。     

分散剂对黄河泥沙颗粒级配检测结果的影响

为了确保黄河泥沙颗粒分析资料的准确性与可靠性,选择对检测结果影响较小的分散剂在泥沙颗粒级配检测中尤为重要。采用激光粒度分析仪对不同分散剂作用下的泥沙颗粒级配进行检测,研究不同分散剂对泥沙颗粒级配检测结果的影响。结果表明,使用纯水作为分散剂对泥沙样品颗粒级配检测结果影响小,试验结果比较稳定;纯水提高了泥沙颗粒级配分析的精准性,同一泥沙样品可在一定程度上减少重复性测试,有利于提高检测结果质量和检测时效。     

激光粒度分布仪在长江泥沙分析研究中的应用

激光粒度分布仪以其时效性高、结果稳定、重复性好的特点,得到了人们的赏识.因其分析的结果与传统的泥沙粒度测验方式不一致,又使应用者对其精度产生怀疑.以MS2000型仪器为例,介绍了激光粒度仪在长江泥沙颗粒分析应用方面的精度研究,包括仪器的基础参数选择、代表站泥沙颗粒级配特征分析,为下一步研究激光法分析结果向传统法分析结果转换提供依据和参考.     

基于激光散射原理的含沙量快速施测方法研究

含沙量是水文基本资料收集的一项重要内容,传统的采集水样后烘干称重的方法已不能满足现代对时效性的要求。基于Mie散射原理,提出了采用激光粒度仪分析仪转换含沙量的方法。该方法的实施步骤是:首先配置若干悬移质含沙量已知的水样,然后通过激光粒度仪分析其泥沙颗粒级配分布的体积浓度,率定出体积浓度与重量浓度之间的转换关系,在分析泥沙颗粒级配分布的同时快速转换出悬移质含沙量。试验结果表明:该方法可在采用激光法进行悬移质泥沙颗粒级配分析的水文测站使用,因为水文测站固定断面悬移质泥沙颗粒级配分布精度可控,建立转换关系简单、速度快、精度高,在悬移质含沙量快速施测方面具有很好的推广前景。     

《河流泥沙颗粒分析规程》修订的技术要点

对2010年版《河流泥沙颗粒分析规程》中的技术要点进行了分析,并对主要的增加内容如激光法泥沙粒度分析技术、两种颗粒分析方法级配成果互换关系的建立和使用、质量检验试验基本模型与公式体系、实验室质量管理体系的建立等进行了论述。同时,对调整完善的主要内容进行了介绍。     

激光法与筛分法泥沙颗粒分析结果的相关性

为了探讨激光法和筛分法测量成果之间的相关关系,选取黄河龙门水文站床沙质样品分别进行了测试,结果表明：①针对本次分析的黄河泥沙样品,激光法测试结果比筛分法系统偏粗;②激光法和筛分法测试结果在最大粒径级和最小粒径级的差值相对较小,中间粒径级的差值相对较大;③激光法和筛分法的测试结果之间具有较好的相关性,中值粒径和平均粒径的相关系数均为0．96。同时,提出了以下建议：①对激光法和筛分法资料成果之间的差异还需要继续进行试验研究,并从不同沙源、不同沙型等方面进行样品采集与测试;②从理论和实践上进一步分析激光法和筛分法二者之间的相关关系,为我国泥沙颗粒分析工作新技术的开发应用提供技术支撑。     

Measurement of particle size based on digital imaging technique

To improve the analysis methods for the measurement of the sediment particle sizes with a wide distribution and of irregular shapes, a sediment particle image measurement, an analysis system, and an extraction algorithm of the optimal threshold based on the gray histogram peak values are proposed. Recording the pixels of the sediment particles by labeling them, the algorithm can effectively separate the sediment particle images from the background images using the equivalent pixel circles with the same diameters to represent the sediment particles. Compared with the laser analyzer for the case of blue plastic sands, the measurement results of the system are shown to be reasonably similar. The errors are mainly due to the small size of the particles and the limitation of the apparatus. The measurement accuracy can be improved by increasing the Charge-Coupled Devices (CCD) camera resolution. The analysis method of the sediment particle images can provide a technical support for the rapid measurement of the sediment particle size and its distribution.     

超声波振动仪器在采用沉降法进行粘性泥沙粒径分析中的应用

本文提出在粘性泥沙粒径颗粒分析中使用超声波振动仪器进行细颗粒泥沙分散的方法,使用基于沉降法原理的TZC-4粒度分析仪,采用三种不同的颗粒粒径测量工艺分别对乐清湾港区、阳澄湖、奉贤边滩、上海闵行河道四种不同的泥样进行了颗粒粒径分析,并与现有规范规定的测量工艺所得结果进行了对比。实验分析表明,该方法能够有效地测量泥沙的基本粒径,泥沙颗粒越细,该方法的优越性越为突出。     

激光粒度仪在江西河流泥沙颗粒分析中的应用

江西省自1967年陆续开展悬移质泥沙颗粒级配分析工作以来,河流、湖泊的颗粒分析方法为沉降法中的粒径计法,该方法工作步骤繁多、时效性较差、重复性不好,且其分析范围有限,已达不到水利部关于颗粒分析精度的新要求.激光粒度分析仪(马尔文MS2000型)具有速度快、精度高、成果质量佳、稳定可靠、误差小的特点,能满足颗粒分析及资料整编的精度要求,能较好地适用于本省河流颗粒分析工作,大幅提高成果的精度,极大地减轻劳动强度,节省工作时间.本文主要介绍激光粒度仪在江西省部分河流颗分站的使用、比测及分析情况.     

图像处理技术在泥沙粒径分析中的应用

基于数字图像处理技术的泥沙粒径分析是近年发展起来的一种新方法。传统分水岭分割方法直接作用于梯度图像,受图像噪声、目标的细小边缘及纹理等因素影响,测量精度会相对降低。通过标记重构和区域合并对传统分水岭分割法进行优化,提出改进算法。基于实测数据,围绕数字图像处理相关技术,借鉴其他领域图像分析设备和方法,以数码单反相机和Image J2x图像处理软件为基础,建立一套泥沙图像粒径分析系统。采用图像法、机械筛分法和激光分析法分别对同一批沙样进行粒径测定。对测定结果进行的分析表明数字图像处理技术可较好地用于泥沙粒径分析。     

LISST-100X粒度分析仪在石角站的应用研究

LISST-100X(C型)采用激光衍射技术,是目前比较先进的泥沙分析仪器,方便快捷、操作简单。为了检验其在实际应用中的性能,特将北江石角站作为实验站点进行了多次试验,对其是否适宜进行悬移质泥沙测验与分析进行了验证,分析其在含沙量、颗粒分析等方面的性能,建立了单位(VL/L)与常规测沙(Kg/m3)的转换关系,为该仪器在广东的推广使用提供参考。     

超声衰减谱法测量泥沙粒度分布

利用超声衰减谱的测量,可以获得泥沙中颗粒粒度分布信息。采用超声耦合相模型和Bouguer-Lambert-Beer-Law散射模型的叠加描述河流泥沙中超声衰减行为,宽频超声换能器测量得到2MHZ至7MHZ间泥沙声衰减谱,结合独立模式的最优正则化反演算法,获得了体积浓度4.5%,12.4%,15.8%下泥沙的颗粒粒度分布。结果表明,超声衰减谱法能在体积浓度直至15.8%的高浓度条件下获得泥沙颗粒粒度分布,并且测量得到的平均粒度受浓度变化影响较小。将超声法测量结果与光学图像法测量结果相比较,两种测量方法得到的结果较为吻合。     

水电站沉沙池泥沙最小危害粒径选择分析

针对泥沙最小危害粒径选择十分复杂、目前尚未取得突破性进展、许多问题还有待深入研究的现状,首先对影响水轮机磨损的主要因素进行全面系统分析,说明目前国内泥沙最小危害粒径选择方法不够准确。在补充设计水头、水中泥沙含量、水流相对流速等水沙因子综合因素修正基础上,通过不同泥沙最小危害粒径的沉沙池投资和水轮机磨损维修费分析,进行泥沙最小危害粒径选择,并将此方法在麻子河一级水电站应用。结果表明:泥沙最小危害粒径越小沉沙池投资越大,水轮机磨损维修费越小,当泥沙最小危害粒径0.25 mm时,沉沙池投资与水轮机磨损维修费合计费用最少,因此沉沙池泥沙最小危害粒径选择0.25 mm合理的,充补水沙因子综合因素修正选择泥沙最小危害粒径方法是可行的。     

风积粉砂土的颗分试验对比分析

风积粉砂土不同粒级的分选是土工试验的基础。目前颗分试验总体可分为干式分级和湿式分级两类,湿式分级方法中常采用离心法和静水沉降法。为了寻求适用于粉砂土的有效分选方法,对目前常用的标准筛筛分法、过滤法、离心法、静水沉降法进行了对比试验,再结合光学显微镜和激光粒度仪对分级后的土颗粒进行观察分析。总结了几种方法的适用性,指出标准筛筛分法不能有效分选细小颗粒,因此不适合于粉砂土的颗分试验。对于粒径小于0.075 mm细粒土分别对比了过滤法、离心法、静水沉降法,其中过滤法分级效果不理想,而离心法虽在时间控制和实验效率上有不可替代的优点,但就分级结果的精确性而言,静水沉降法比离心法精确度更高。     

连云港海域悬沙和表层沉积物交换研究

采用粒度谱计算方法分析连云港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换特征,为徐圩防波堤口门布置和连云港港航道回淤研究提供理论支撑。连云港港主航道和徐圩航道5 m等深线以外的区域悬沙和表层沉积物交换率为0.1~0.2,表明航道回淤强度将处于较低水平,对今后航道维护有利;5 m等深线以内区域的交换率为0.3~0.4,悬沙落淤对航道回淤有一定贡献,表明该航道段回淤量相对较大,计算结果与实测航道回淤强度分布特征基本一致。灌河口沙嘴正常天气条件下交换率小于0.2,说明悬沙落淤对沙嘴的影响较小;5 m等深线以内破波带水域交换率大于0.5,表明悬沙和表层沉积物交换频繁。连云港港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换主要为粒径小于62 μm的细颗粒组分。分析结果表明,为减少泥沙回淤对徐圩港区港池正常运行的影响,兴建防浪挡沙堤并将堤头布置在破波带之外十分必要。     

泥沙筛析与沉降粒径关系及其应用的研究

为准确测定泥沙的沉降粒径并确定筛析粒径与Ｄ沉的关系，试验中采用天然沙的筛析分组沙作为试样，逐颗测定沉积，得出Ｄ沉以及Ｄ筛与Ｄ沉的关系。经分析论证并与国际上的试验塑料比较后认为，试验所得Ｄ筛与Ｄ沉关系合理可靠。