一种测深杆及其测量方法与流程

本发明涉及水质监测领域，特别是涉及一种测深杆及其测量方法。

背景技术：

在水质监测领域，除进行污染物的浓度监测外，流量也是一项重要测试指标，是进行总量核算的重要因子。而水深则是野外流量测量的一项重要指标。依据gb50179-2015《河流流量测验规范》，水深测量主要通过超声波测深仪、铅鱼、测深杆或测深锤。但是超声波测深仪和铅鱼的测量器具体积和重量较大，不适用于野外作业携带；而测深锤的测绳易受水流速度影响，不易拉直，影响测量精度。所以，野外流量测量时使用最多的是测深杆。

使用测深杆测量某点的准确水深时，要求测量者能涉水、或者借助桥梁、或借助船只到达该测点位置，虽然测量结果直观、精确，但是在野外监测时，常常出现下列情况：

情况1：在要求测流的断面处，没有可借助的桥梁和船只，且河床为淤泥底质，存在安全风险，不易下河涉水测量水深；或者河床底质虽安全，但是水深远超过了涉水测量的安全深度，安全隐患依然很大；

情况2：在要求测流的断面处虽然有可借助的桥梁，但桥面距水面高差较大，超过了测深杆的长度，此时是不能够进行水深测量的；或者桥墩处有堆积或冲刷，河床起伏变化大，不宜作为测流断面。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种测量精确、方便携带、无需涉水的测深杆及其测量方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种测深杆，包括测深杆本体，位于所述测深杆本体的顶端可转动安装一顶部角度仪，所述顶部角度仪用于测量所述测深杆本体的轴线与水平面之间的夹角；所述测深杆本体包括直径由大到小顺次伸缩连接的多节伸缩杆，每节所述伸缩杆的外表面均设置有长度刻度，且相邻两节所述伸缩杆上的长度刻度值依次顺延。

可选的，直径最大的所述伸缩杆为顶端伸缩杆，所述顶端伸缩杆位于所述测深杆本体的顶端，直径最小的所述伸缩杆为底端伸缩杆，所述底端伸缩杆位于所述测深杆本体的底端。

可选的，每节所述伸缩杆的长度相同。

可选的，每节所述伸缩杆均为空心伸缩杆，每节所述伸缩杆的侧壁上均开设有两个以上过水圆孔。

可选的，所述顶端伸缩杆的外表面设置有测深杆轴向刻度线，所述测深杆轴向刻度线与所述测深杆本体的轴线平行。

可选的，所述顶部角度仪为180°扇形角度仪，所述180°扇形角度仪的平顶中心通过轴销可转动连接在所述顶端伸缩杆的顶端，且所述轴销位于所述测深杆轴向刻度线上。

可选的，所述顶部角度仪的平顶上安装有水平仪。

可选的，所述伸缩杆设置为4～7节。

可选的，所述测深杆本体的底端安装有水平托盘，所述测深杆本体能够以所述测深杆本体与所述水平托盘的连接点为圆心转动。

本发明还提供一种基于上述测深杆的测量方法，包括如下步骤：

步骤一：将所述测深杆本体的各节所述伸缩杆完全伸出，在要求测流的断面处，将所述测深杆本体倾斜放入水中，直至所述测深杆本体的底端抵达测点位置，读取所述测深杆本体上位于水面处的长度刻度值l；

步骤二：调整所述顶部角度仪至水平，读取所述测深杆本体的轴线与所述顶部角度仪的平顶所在直线之间的夹角度数α；

步骤三：根据步骤二读取的夹角度数α查知该角度所对应的正弦函数值sinα；

步骤四：根据可知，水深h＝sinα·l。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的测深杆结构简单，采用套叠伸缩式的结构，不仅便于携带，而且长度可调，适用于多种深度的水深测量，同时也保证了深水测量时测深杆本体不易被折断，有利于提高测量精度。

此外，本发明提供一种基于上述测深杆的测量方法，利用正弦函数的定义，通过设置在测深杆本体顶部角度仪准确测量出测深杆本体的轴线与水平面的夹角，并求出正弦函数，再将该正弦函数与测深杆本体的入水长度作乘积即可获得水深的准确测量结果。整个水深的测量过程只需在岸上完成即可，操作简便，而且无需人身涉水，提高了测量精度和安全系数，实用性极强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明测深杆的结构示意图；

图2为本发明测深杆的使用原理图；

图3为本发明测深杆的测量方法原理图；

图4为本发明顶部角度仪的结构示意图；

其中，附图标记为：1、测深杆本体；11、顶端伸缩杆；12、底端伸缩杆；2、顶部角度仪；21、平顶；3、长度刻度；4、测深杆轴向刻度线；5、水平托盘；6、过水圆孔；7、水平面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种测量精确、方便携带、无需涉水的测深杆及其测量方法。

基于此，本发明提供一种测深杆，包括测深杆本体，位于测深杆本体的顶端可转动安装一顶部角度仪，顶部角度仪用于测量测深杆本体的轴线与水平面之间的夹角；测深杆本体包括直径由大到小顺次伸缩连接的多节伸缩杆，每节伸缩杆的外表面均设置有长度刻度，且相邻两节伸缩杆上的长度刻度值依次顺延。

本发明还提供一种基于上述测深杆的测量方法，包括如下步骤：

步骤一：将所述测深杆本体的各节所述伸缩杆完全伸出，在要求测流的断面处，将所述测深杆本体倾斜放入水中，直至所述测深杆本体的底端抵达测点位置，读取所述测深杆本体上位于水面处的长度刻度值l；

步骤二：调整所述顶部角度仪至水平，读取所述测深杆本体的轴线与顶部角度仪的平顶所在直线之间的夹角度数α；

步骤三：根据步骤二读取的夹角度数α查知该角度所对应的正弦函数值sinα步；骤四：根据可知，水深h＝sinα·l。

本发明的测深杆结构简单，采用套叠伸缩式的结构，不仅便于携带，而且长度可调，适用于多种深度的水深测量，同时也保证了深水测量时测深杆本体不易被折断，有利于提高测量精度。

此外，本发明提供一种基于上述测深杆的测量方法，利用正弦函数的定义，通过设置在测深杆本体顶部角度仪准确测量出测深杆本体的轴线与水平面的夹角，并求出正弦函数，再将该正弦函数与测深杆本体的入水长度作乘积即可获得水深的准确测量结果。整个水深的测量过程只需在岸上完成即可，操作简便，而且无需人身涉水，提高了测量精度和安全系数，实用性极强。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

如图1～2所示，本实施例提供一种测深杆，包括测深杆本体1，位于测深杆本体1的顶端可转动安装一顶部角度仪2，顶部角度仪2用于测量测深杆本体1的轴线与水平面7之间的夹角；测深杆本体1包括直径由大到小顺次伸缩连接的多节伸缩杆，每节伸缩杆的外表面均设置有长度刻度3，且相邻两节伸缩杆上的长度刻度值依次顺延。

于本具体实施例中，如图1～2所示，直径最大的伸缩杆为顶端伸缩杆11，顶端伸缩杆11位于测深杆本体1的顶端，直径最小的伸缩杆为底端伸缩杆12，底端伸缩杆12位于测深杆本体1的底端，这种由底至顶依次变粗的结构可防止测量过程中测深杆本体1折断，能够有效解决现有下粗上细的测深杆受水流冲击易折断问题，而且自底端伸缩杆12至顶端伸缩杆11，每一节位于下方的伸缩杆均能够完全伸缩隐藏于相邻上方的伸缩杆内，最终位于顶端伸缩杆11底部的所有伸缩杆均伸缩于顶端伸缩杆11内，便于携带。本实施例中优选长度刻度3的起始刻度值设置在底端伸缩杆12的最低端，刻度值由底端至顶端依次顺延，直至顶端伸缩杆11的顶端，优选刻度值的最小单位为1cm，每10cm段有数字标识，相邻伸缩杆上长度刻度3的底色交替变化。

进一步地，如图1～2所示，每节伸缩杆的长度优选相同，每节伸缩杆以米为限，多节伸缩杆伸缩套叠，便于携带和存放，测量时再根据需要将各节伸缩杆伸出至所需长度即可。而且，各节伸缩杆依次伸出后，具有位置锁定功能，防止测量过程中收缩对测量结果造成影响，这种具有锁定功能的伸缩连接方式为现有公知的一种技术方案，具体的连接设置以及工作原理在此不再赘述。

进一步地，如图2所示，每节伸缩杆均为空心伸缩杆，每节伸缩杆的侧壁上均开设有两个以上过水圆孔6，优选每节伸缩杆上对称设置4个过水圆孔6，过水圆孔6方便水流穿过，减小冲击力，保证了在水流速度较大情况下的准确测量。

进一步地，顶端伸缩杆11的外表面设置有测深杆轴向刻度线4，且测深杆轴向刻度线4与测深杆本体1的轴线平行。其余每节伸缩杆上也可以设置测深杆轴向刻度线4。

进一步地，顶部角度仪2为180°扇形角度仪，为透明塑料材质，便于角度测量和读取；180°扇形角度仪的平顶21中心通过轴销可转动连接在顶端伸缩杆11的顶端，且轴销位于测深杆轴向刻度线4上，便于提高角度测量的准确性。

更进一步地，顶部角度仪2的平顶21上安装有水平仪，水平仪为一种公知的简易水平仪，如图4所示，刻度分布为90°+90°的形式，用于确保顶部角度仪2的平顶21与水平面7基本平行，有利于提高角度测量的精度。

进一步地，如图1～2所示，伸缩杆可设置为4～7节，优选设置5节，即测深杆本体1的总长优选为5m。

进一步地，如图1～2所示，测深杆本体1的底端安装有水平托盘5，测深杆本体1能够以测深杆本体1与水平托盘5的连接点为圆心转动。水平托盘5优选为圆形托盘，保证测深杆本体1的倾斜角度发生变化时，水平托盘5始终与河底保持最大接触面，能够有效防止测深杆本体1的底端陷入河床并下沉。

下面对本实施例作具体使用说明，其中测深杆本体1优选不锈钢材质：

如图2～3所示，本实施例测深杆的设计原理是基于对正弦函数的应用，即对边(水深h)等于斜边(测深杆本体1没入水中的长度l)乘以夹角α所对应的正弦函数值sinα。

测量时首先，将测深杆本体1的各节伸缩杆完全伸出，在要求测流的断面处，将测深杆本体1倾斜放入水中，直至测深杆本体1底端的水平托盘5抵达测点位置，倾斜转动测深杆本体1后保持该倾斜位置，读取此时测深杆本体1上位于水面处的长度刻度值l，即测深杆本体1没入水中的长度；之后调整顶部角度仪2并通过水平仪找平，读取此时测深杆本体1的轴线，即测深杆轴向刻度线4与顶部角度仪2的平顶21所在直线之间的夹角度数α，顶部角度仪2的平顶21所在直线与水平面7平行或重合；再之后，根据读取的夹角度数α查知该角度所对应的正弦函数值sinα。

最后根据可知，水深h＝sinα·l。

测量过程中，优选将夹角α调整到30°，此时夹角α对应的正弦函数为0.5，即水深是测深杆本体1入水长度的一半，无需查表即可快速获得准确水深h。

由此可见，本发明的测深杆结构简单，采用套叠伸缩式的结构，不仅便于携带，而且长度可调，适用于多种深度的水深测量，同时也保证了深水测量时测深杆本体不易被折断，有利于提高测量精度。同时本发明利用正弦函数的定义，通过设置在测深杆本体顶部角度仪准确测量出测深杆本体的轴线与水平面的夹角，并求出正弦函数，再将该正弦函数与测深杆本体的入水长度作乘积即可获得水深的准确测量结果，解决了测量水面宽度较小的河流时，无法涉水的难题，整个水深的测量过程只需在岸上完成即可，操作简便，而且无需人身涉水，提高了测量精度和安全系数，实用性极强。

实施例二：

如图3所示，本实施例提供一种基于实施例一所述测深杆的测量方法，所述测深杆的结构以及工作原理在实施例一中已经详细论述，在此不再赘述。测量方法主要包括如下步骤：

步骤一：将测深杆本体1的各节伸缩杆完全伸出，在要求测流的断面处，将测深杆本体1倾斜放入水中，直至测深杆本体1底端的水平托盘5抵达测点位置，倾斜转动测深杆本体1后保持该倾斜位置，读取此时测深杆本体1上位于水面处的长度刻度值l，即测深杆本体1没入水中的长度；

步骤二：调整顶部角度仪2并通过水平仪找平，读取此时测深杆本体1的轴线，即测深杆轴向刻度线4与顶部角度仪2的平顶21所在直线之间的夹角度数α，其中顶部角度仪2的平顶21所在直线与水平面7平行或重合；

步骤三：根据步骤二读取的夹角度数α查知该角度所对应的正弦函数值sinα。

步骤四：根据可知，水深h＝sinα·l。

由此可见，本发明提供的基于实施例一所述测深杆的测量方法，利用正弦函数的定义，通过设置在测深杆本体顶部角度仪准确测量出测深杆本体的轴线与水平面的夹角，并求出正弦函数，再将该正弦函数与测深杆本体的入水长度作乘积即可获得水深的准确测量结果。整个水深的测量过程只需在岸上完成即可，操作简便，而且无需人身涉水，提高了测量精度和安全系数，实用性极强。

需要说明的是，本发明中测深杆本体的结构并不限于上述实施例一和二，各节伸缩杆也并不限于由顶端至底端直径依次减小设置，根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内；本发明中中长度刻度的初始值也并不限于设置在测深杆本体的最底端，根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内；顶部角度仪也不限于180°扇形角度仪，根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内；水平托盘也并不限于圆形，伸缩杆的节数也不限于上述实施例一，根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。