《水利工程智慧感知与测量技术》课件-23.无人船在水利工程中的应用

水利工程智慧感知与测量技术无人船作为一种先进的水上测量与监测平台，因其数据采集效率高、适应多变环境、安全性以及多源数据融合能力等优势，应用领域已从传统的水下地形测量拓展至水利工程的多个方面，包括水质测量、水文监测以及应急响应等领域，为水利工程的精细化管理和高效运行提供了强有力的技术支持。无人船在水利工程中的应用01水质测量02水文测量03应急测量水质测量PART01水质测量水质状况直接关系到水利工程的效益发挥与生态环境保护，利用无人船设备及时、准确地测量水库、河道等水域的水质指标，能够为水利工程的运行管理提供重要数据支持。无人船水质测量常采用采样式、走航式两种。核心目标技术特点典型设备与参数实验室精密分析采集水样并保存，送回实验室进行深度检测自动采水器空间分布动态扫描船载传感器直接在水体中实时检测水质参数，沿预设航线连续移动监测。多参数在线分析仪（pH、溶解氧、浊度、COD、氨氮等）采样测量走航式监测水质测量水质测量采样测量无人船到达预设采样点后，利用采样系统采集水样，再将水样运输至实验室或在船上进行部分分析。多参数水质监测仪水质测量走航式监测无人船在航行过程中，通过搭载的多参数水质传感器实时获取水质数据，如pH值、溶解氧、浊度、氨氮、总磷等，可直观反映水质变化趋势。无人船多参数水质分析仪航线规划+数据分析水质测量在当前高度重视水环境整治的背景下，现有人工作业的监测频率和数据量，已难以满足环境监测需求。使用无人船对盐城市串场河、通榆河及新洋港三条河流常态化开展走航式水质监测工作。盐城境内串场河、通榆河及新洋港水域图无人船水质监测作业应用典型案例—盐城市三条河流走航式水质监测水质测量监测结果表明，在监测期间，串场河水质以Ⅲ类为主，优于III类的水体占比达95.2%。连续的监测数据清晰反应全河段水质空间分布，可以及时、快速、准确地掌握水质情况。除综合水质分析，走航监测还可分别给出各项常见污染因子的空间分布，如氨氮、溶解氧、总磷。结果表明，在巡测期间串场河氨氮全河段优于Ⅲ类；溶解氧和总磷以Ⅲ类为主。串场河氨氮空间态势分布图串场河水质空间态势分布图应用典型案例—盐城市三条河流走航式水质监测串场河溶解氧空间态势分布图水文测量PART02水文测量水文数据是水利工程设计、运行调度与防洪减灾的重要依据，无人船水文测量能够高效获取水位、流速、流量等关键水文参数，提高水文监测的精度与时效性。常采用无人船搭载流速仪、水位计等水文测量仪器。水文测量赵王新河是大清河防洪体系的重要组成部分,同时也是白洋淀洪水下泄的主要通道。河流东西流向，西起李场道口，东至兴隆宫，河道宽而浅，也称百草洼新河，全长42公里。。项目采用无人船搭载ADCP智能测流系统进行流速测量。无人船+ADCP赵王新河航拍图应用典型案例—赵王新河流速测量本次测验历时1h，共完成2个测次，平均流速只有0.04m/s，最大水深2.24m，平均流量27.557㎥/s，误差1.7%，测流成果符合规范要求。水文测量应用典型案例—赵王新河流速测量航线规划ADCP数据采集测验结果应急测量PART03应急测量在水利工程突发应急事件（如洪水、溃坝、水质污染事故等）中，快速、准确地获取现场水文、水质等信息对于应急决策与抢险救援至关重要，无人船能够在复杂危险的水域环境中迅速开展应急测量工作。快速响应：无人船具备良好的机动性与灵活性，能够在接到应急任务后短时间内到达事故现场并迅速开展测量工作，节省宝贵的时间。危险水域测量：可在洪水淹没区、溃坝后的溃口区域、受污染的水域等复杂危险的环境条件下安全作业，避免人员进入高风险区域。应急测量应用典型案例—河南7.20特大暴雨应急救灾2021年7月20日开始，河南省出现了极端的特大暴雨，多地出现严重洪涝灾害。受连日强降雨影响，河南省鹤壁市浚县新镇镇河堤发生决口险情。首先要对于测区进行多波束水下地物模型扫测，得到水下地物信息后即可进行救援。淹没区域水下地物扫测无人船应急救援场景应急测量应用典型案例—河南7.20特大暴雨应急救灾测量区域水域平均水深6m，河宽变化多端，河长400-450m，测区面积约为0.04平方公里。通过软件在岸边实施查看测量信息，测量人员不用接近洪水保障安全。采集数据经后处理，得到水下地物成果。立即进行搜救打捞工作，争分夺秒保障安全应急测量应用典型案例—洞庭湖防汛护堤2024年7月5日16时许，受连日强降水影响，湖南省岳阳市华容县团洲垸洞庭湖一线堤防发生管涌险情，17时48分许，紧急封堵失败后堤坝决堤。首先开展决堤溃口水下地形测量工作，采用无人船搭载多波束系统测量，为抢险工作提供精准数据支撑。无人船抢险作业洞庭湖堤坝决堤应急测量应用典型案例—洞庭湖防汛护堤利用无人船进行了5次数据采集任务，为指挥部研判工作进度，调整堤坝合龙部署提供了实时溃口水下地