基于B超成像的泥沙起动流速测量方法

马志敏; 邹先坚; 赵小红; 许明; 陶维亮

doi:10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.008

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基于B超成像的泥沙起动流速测量方法

马志敏, 邹先坚, 赵小红, 许明, 陶维亮

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马志敏, 邹先坚, 赵小红, 许明, 陶维亮. 基于B超成像的泥沙起动流速测量方法[J]. 水科学进展, 2015, 26(1): 59-65. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.008

引用本文:

马志敏, 邹先坚, 赵小红, 许明, 陶维亮. 基于B超成像的泥沙起动流速测量方法[J]. 水科学进展, 2015, 26(1): 59-65. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.008

MA Zhimin, ZOU Xianjian, ZHAO Xiaohong, XU Ming, TAO Weiliang. A method of measuring sediment incipient velocity based on B-scan ultrasound imaging technique[J]. Advances in Water Science, 2015, 26(1): 59-65. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.008

Citation:

MA Zhimin, ZOU Xianjian, ZHAO Xiaohong, XU Ming, TAO Weiliang. A method of measuring sediment incipient velocity based on B-scan ultrasound imaging technique[J]. Advances in Water Science, 2015, 26(1): 59-65. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.008

基于B超成像的泥沙起动流速测量方法

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.008

1.
武汉大学电子信息学院, 湖北武汉 430072;
2.
长江科学院河流研究所, 湖北武汉 430010

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41006058);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2014212020205)

详细信息

作者简介:
马志敏(1954-),男,湖北武汉人,教授,博士研究生导师,主要从事超声检测与成像、CCD图像测量、水流测试技术。E-mail: whumazm@163.com

通讯作者:
邹先坚,E-mail: zouxianjian@whu.edu.cn

中图分类号: TV142

A method of measuring sediment incipient velocity based on B-scan ultrasound imaging technique

1.
School of Electronic Information, Wuhan University, Wuhan 430072, China;
2.
River Department, Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.41006058) and the Fundamental Research Funds for the Central Universities (No.2014212020205).

摘要: 床面上泥沙颗粒的起动测量一直是泥沙运动规律研究的难题。为此,提出了一种基于B超成像技术的泥沙起动流速测量方法。在模型试验水槽中,该方法利用B超仪获取水下地形及其附近粒子的运行图像,通过图像处理技术分析统计床面附近运动粒子的成像光斑个数,并分析其与流速之间的关系。结果表明,B超成像光斑个数在泥沙起动过程中存在一个突变过程,且该突变过程与泥沙起动运动相对应,可用来判定泥沙起动及其对应的起动流速,并利用该流速下的床面地形变化验证了该方法的正确性。该方法具有无扰动无干扰、适合于清水和浑水、易于实现自动化测量的特点。
- 起动流速 /
- 泥沙运动 /
- B超图像 /
- 模型试验 /
- 床面地形
Abstract: The measurement of the incipience of sediment particles on the riverbed has been a difficult problem in sediment transport research. For this reason, this paper puts forward a method of measuring sediment incipient velocity based on B-scan ultrasound imaging technique. This method uses B-scan ultrasound imaging device to obtain the underwater topography and ultrasonic moving images of the nearby particles in the model water channel. The image spots of the moving particles near the riverbed are analyzed and counted by means of image processing techniques. The relationship between flow velocity and particle spots is also analyzed. The result shows that particle spots have a mutation during the process of sediment incipient motion, which is corresponding to the sediment incipient motion. It can be used to measure sediment incipient and the corresponding incipient velocity. The measured incipient velocity is verified by changed topographic lines of riverbed. This method is free from flow disturbance and interference, suitable for both clear and muddy flow water and easy to realize automatic measurement.
- incipient velocity /
- sediment movement /
- B-scan ultrasound image /
- experimental model /
- riverbed topography

[1]	张英豪, 赖锡军, 唐彩红. 单向明渠流与波浪作用下植被对水沙运动影响研究综述 . 水科学进展, 2021, 32(2): 309-319. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.02.016
[2]	肖诗云, 郭晓阳, 李娜. 洪水水流压力及其影响因素模型试验研究 . 水科学进展, 2021, 32(3): 418-426. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.03.010
[3]	付辉, 郭新蕾, 杨开林, 郭永鑫, 王涛. 南水北调中线工程典型倒虹吸进口上游垂向流速分布 . 水科学进展, 2017, 28(6): 922-929. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.06.013
[4]	薛万云, 吴时强, 吴修锋, 戴江玉, 杨倩倩, 王芳芳. 刚性植被区域床面泥沙起动特性 . 水科学进展, 2017, 28(6): 849-857. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.06.006
[5]	陈杰, 蒋昌波, 隆院男, 邓斌, 伍志元, 刘静. 海啸波作用下泥沙运动——Ⅳ.建筑物局部冲刷 . 水科学进展, 2013, 24(6): 830-835.
[6]	蒋昌波, 陈杰, 程永舟, 邓斌, 隆院男. 海啸波作用下泥沙运动——Ⅲ. 数学模型的建立与验证 . 水科学进展, 2013, 24(1): 88-94.
[7]	尚倩倩, 方红卫, 府仁寿, 何国建. 泥沙颗粒生长生物膜后起动的实验研究——Ⅰ.起动实验设计及结果分析 . 水科学进展, 2011, 22(3): 295-300.
[8]	方红卫, 尚倩倩, 府仁寿, 何国建. 泥沙颗粒生长生物膜后起动的实验研究——Ⅱ.起动流速计算 . 水科学进展, 2011, 22(3): 301-306.
[9]	王家生, 陈立, 范北林, 柴晓玲. 河流水化学特性与流域泥沙输移的相关性研究 . 水科学进展, 2009, 20(5): 658-662.
[10]	李云, 李君. 溃坝模型试验研究综述 . 水科学进展, 2009, 20(2): 304-310.
[11]	吴时强, 吴修锋, 周辉, 陈惠玲. 底流消能方式水电站泄洪雾化模型试验研究 . 水科学进展, 2008, 19(1): 84-88.
[12]	季日臣, 何文社, 房振叶. 斜交桥壅水试验研究与理论探讨 . 水科学进展, 2007, 18(4): 504-508.
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基于B超成像的泥沙起动流速测量方法

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.008

1. 武汉大学电子信息学院, 湖北武汉 430072;

2. 长江科学院河流研究所, 湖北武汉 430010

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41006058);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2014212020205)

作者简介:
马志敏(1954-),男,湖北武汉人,教授,博士研究生导师,主要从事超声检测与成像、CCD图像测量、水流测试技术。E-mail: whumazm@163.com

通讯作者: 邹先坚,E-mail: zouxianjian@whu.edu.cn

收稿日期: 2014-07-01
刊出日期: 2015-01-25

中图分类号: TV142

关键词:

B超图像 /

摘要: 床面上泥沙颗粒的起动测量一直是泥沙运动规律研究的难题。为此,提出了一种基于B超成像技术的泥沙起动流速测量方法。在模型试验水槽中,该方法利用B超仪获取水下地形及其附近粒子的运行图像,通过图像处理技术分析统计床面附近运动粒子的成像光斑个数,并分析其与流速之间的关系。结果表明,B超成像光斑个数在泥沙起动过程中存在一个突变过程,且该突变过程与泥沙起动运动相对应,可用来判定泥沙起动及其对应的起动流速,并利用该流速下的床面地形变化验证了该方法的正确性。该方法具有无扰动无干扰、适合于清水和浑水、易于实现自动化测量的特点。

English Abstract

A method of measuring sediment incipient velocity based on B-scan ultrasound imaging technique

1. School of Electronic Information, Wuhan University, Wuhan 430072, China;

2. River Department, Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.41006058) and the Fundamental Research Funds for the Central Universities (No.2014212020205).

Received Date: 2014-07-01
Publish Date: 2015-01-25

Keywords:

Abstract: The measurement of the incipience of sediment particles on the riverbed has been a difficult problem in sediment transport research. For this reason, this paper puts forward a method of measuring sediment incipient velocity based on B-scan ultrasound imaging technique. This method uses B-scan ultrasound imaging device to obtain the underwater topography and ultrasonic moving images of the nearby particles in the model water channel. The image spots of the moving particles near the riverbed are analyzed and counted by means of image processing techniques. The relationship between flow velocity and particle spots is also analyzed. The result shows that particle spots have a mutation during the process of sediment incipient motion, which is corresponding to the sediment incipient motion. It can be used to measure sediment incipient and the corresponding incipient velocity. The measured incipient velocity is verified by changed topographic lines of riverbed. This method is free from flow disturbance and interference, suitable for both clear and muddy flow water and easy to realize automatic measurement.

马志敏, 邹先坚, 赵小红, 许明, 陶维亮. 基于B超成像的泥沙起动流速测量方法[J]. 水科学进展, 2015, 26(1): 59-65. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.008

引用本文:

马志敏, 邹先坚, 赵小红, 许明, 陶维亮. 基于B超成像的泥沙起动流速测量方法[J]. 水科学进展, 2015, 26(1): 59-65. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.008

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基于B超成像的泥沙起动流速测量方法

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.008

作者简介: 马志敏(1954-),男,湖北武汉人,教授,博士研究生导师,主要从事超声检测与成像、CCD图像测量、水流测试技术。E-mail: whumazm@163.com

通讯作者: 邹先坚,E-mail: zouxianjian@whu.edu.cn

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基于B超成像的泥沙起动流速测量方法

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.008

1. 武汉大学电子信息学院, 湖北武汉 430072; 2. 长江科学院河流研究所, 湖北武汉 430010

作者简介: 马志敏(1954-),男,湖北武汉人,教授,博士研究生导师,主要从事超声检测与成像、CCD图像测量、水流测试技术。E-mail: whumazm@163.com

通讯作者: 邹先坚,E-mail: zouxianjian@whu.edu.cn

English Abstract

A method of measuring sediment incipient velocity based on B-scan ultrasound imaging technique

1. School of Electronic Information, Wuhan University, Wuhan 430072, China; 2. River Department, Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China

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作者简介:
马志敏(1954-),男,湖北武汉人,教授,博士研究生导师,主要从事超声检测与成像、CCD图像测量、水流测试技术。E-mail: whumazm@163.com

通讯作者:
邹先坚,E-mail: zouxianjian@whu.edu.cn

1. 武汉大学电子信息学院, 湖北武汉 430072;

2. 长江科学院河流研究所, 湖北武汉 430010

作者简介:
马志敏(1954-),男,湖北武汉人,教授,博士研究生导师,主要从事超声检测与成像、CCD图像测量、水流测试技术。E-mail: whumazm@163.com

1. School of Electronic Information, Wuhan University, Wuhan 430072, China;

2. River Department, Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China