?粒子尺寸分布 ?沉積物濃度 ?河流流量 ?沉積物通量

LISST-SL2(StreamLined Isokinetic)流線型等動力現(xiàn)場激光粒度儀是美國 Sequoia 公司針對河流開發(fā)的采用*的激光小角度 前向散射技術的傳感器，該傳感器用來對河流的泥沙 通量以及河流的流量進行 測量，該傳感器是美國 Sequoia公司功能強大的多參數(shù)河流泥沙測量儀器。

LISST-SL2傳感器采用了全 新的流線型設計，能夠較大 程度的降低水阻，傳感器尾 端的兩個導流片能夠確保 該傳感器在水中測量的時 候能夠始終朝向河流的上 游。河水和水體中的泥沙通過 SL2內部的抽水泵吸入到儀器內部，系統(tǒng)通過采用一 個神奇的、固定的空速管傳感器來確保吸入的水的流 速同儀器所處的位置的流 速相同，從而確保數(shù)據(jù)的采 集是在等動力的狀態(tài)下實 現(xiàn)的。當吸入的水體通過密 封的光電測量傳感器的時 候，激光的前向散射數(shù)據(jù)被 采集。這些散射數(shù)據(jù)通過 USGS B 型的線纜滾傳輸?shù)剿?nbsp;面的控制單元，然后傳輸給 計算機進行實時處理。

泥沙的尺寸分布，體積濃 度，溫度，平均粒徑，深度 以及流速等數(shù)據(jù)被實時顯 示和存取到在計算機上。有了流速、濃度和深度數(shù)據(jù)以 后，整條河流的輸沙量就可 以被計算出來。

LISST-SL 2不同于 LISST其他儀器，它僅僅是一個在水 中的測量傳感器，傳感器所 采集的數(shù)據(jù)通過兩線的電 纜絞盤被傳輸?shù)剿婵刂?/span> 單元，水面控制單元內置可 充電電池組用來給傳感器 供電并且把采集到的數(shù)據(jù) 通過無線藍牙傳輸給數(shù)據(jù) 采集和處理計算機進行實 時的數(shù)據(jù)處理和存儲。這些 數(shù)據(jù)可以通過時間序列或 者垂向水深剖面的方式顯 示給操作人員。

特點： 

·  采用激光小角度前向散射技術，測量范圍 1-500 微米，滿足 ISO-13320-1 標準

· 等動力，*的泵控技術

·  2 線特殊通訊協(xié)議可配合 USGS-B 型電纜絞盤工作

·  實時顯示多參數(shù)測量：流速、溫度、濃度、深度、泥沙平均尺寸

·  全新無水阻流線型設計保證了測量的可控性和準確性降低了氣泡產生的條件

·  雙尾翼能夠確保儀器同水流平行并且始終朝向上游

·  實時數(shù)據(jù)處理，操作人員可以及進行時間序列或者剖面數(shù)據(jù)顯示

·  軟件可以輸出點式或者集成深度的泥沙數(shù)據(jù)

· 藍牙實時無線數(shù)據(jù)傳輸，避免了傳統(tǒng)串口線直連的局限性

技術指標： 

光程長度：3.2mm 濃度測量范圍：15-13500mg/l 濃度分辨率：<10mg/l

粒徑范圍：1-500μm，36 個粒徑等級 深度范圍：0.15-30m@0.02m 分辨率

流速測量范圍：0-3m/s@0.03m/s 分辨率

水溫測量范圍：0-25 度@0.1 

采樣時間：16 個樣品平均/2 秒 平均后數(shù)據(jù)立即傳輸給水面控制單元

機械和電氣參數(shù)： 水下傳感器尺寸：13cm（直徑）*75cm(長度) 

水下傳感器重量：16kg（空氣）/7kg（水中） 

水面控制單元尺寸：40.6cmx31.8cm*16.5cm

水面控制單元重量：8.6kg

電池壽命：滿充電后可使用 6 個小時

LISST-SL2 是一款功能強大的泥沙和近海、河口應用的激光測沙儀。傳感器采用了流線型 等動力（等動力就是檢測器入口流速同實際水的流速相同）設計，儀器能夠測量深度、透 光度、流速、水溫、泥沙濃度和沉積物尺寸分布。我們下面的例子是在美國華盛頓州 Castle Rock 市的 Cowlitz 河進行的實際測量。

現(xiàn)場所獲取的數(shù)據(jù)

上圖顯示是處理以后的數(shù)據(jù)，從右往左分別是河流水體的透光度（類似于濁度儀法測量）、河流流速、泥沙濃度和泥沙 的粒度分布。泥沙濃度圖上的紅色圓圈是美國 USGS 工作人員采用人工物理方法采集到的泥沙烘干秤重以后的實際濃度。

這些數(shù)據(jù)非常直觀的顯示出了濁度傳感器無法建立同真實濃度之間的關系曲線，第四個圖顯示的是河流剖面的泥沙尺寸 分布，粒徑 φ6 在河流中有著非常好分布，并且河流泥沙的粒徑隨著深度的增加而變得粗糙。

泥沙濃度剖面

從左往右分別為 0.2m，0.7m，1.1m，1.6m，2m，2.4m，2.8m 深度的不同粒徑等級的濃度變化，注意隨著深度的增加 濃度逐漸變大而且泥沙的顆粒逐漸變粗，而且發(fā)生了間歇性的再懸浮現(xiàn)象

粒徑縱剖面和濃度關系曲線

左邊的圖顯示的是四種不同尺寸的粒子濃度隨深度變化的曲線?？梢悦黠@地看到隨著深度的增加大尺寸的粒子也開始增加，*符合河流泥沙分布理論。垂直梯度可以用來計算摩擦速度(u*)。右側的圖顯示了通量或者說是單位深度上的泥沙的輸送，另外，在該圖上混合均勻的沖刷搬運泥沙（藍色線）有別于懸沙，這些細節(jié)在以往從來沒有被獲得過。

其他可以獲得信息

有了這些高分辨率的尺寸分布文件，用戶可以去完成，諸如：

-     時間序列測驗，而獲取完整時間軸上的不同尺寸泥沙的脈動。這些可以用來進行科學研究或者水利學建模。

-     全斷面的不同頻率的聲學后向散射的研究

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主要應用

該儀器不光可以進行詳細的科學研究，而且還可以提高水庫、水電站入水口的沉積管理，還可以進削沙管理等。

上圖是美國 USGS 在美國華盛頓州 Puyallup 河做的另外一個野外試驗，可以看出(i) 越靠近河床底部泥沙顆粒越大; (ii) 越靠近河床底部泥沙含量越高(iii) 同步使用的紅外濁度儀沒有任何的結果變化（原因是 OBS 對于大尺寸粒徑的粒子反應不敏感）。