量子点光谱悬移质泥沙监测设备在水土保持监测站的应用研究

摘要

[目的]通过实验室模拟和野外的比测试验，优化量子点光谱悬移质泥沙监测设备在水土保持监测中的计算模型，分析误差来源，为设备进一步改进和推广应用奠定基础。[方法]在实验室搭建了量子点含沙量在线监测试验系统，对不同含沙量样本进行重复性试验，并将实验室收集数据分成训练集和测试集，通过精度分析比选了计算模型；在野外试验中选择天水水土保持监测站罗玉沟断面安装了设备，以人工置换法测定的含沙量作为真值，对2023年8—9月发生的8次产流产沙过程进行了同步比测分析。[结果]试验系统中设计含沙量与人工实测含沙量之间的相对误差为-12%～-28%,人工实测重复性试验的相对标准差为0.1%～5.0%之间；拟合指数回归模型(模型1)和二次多项式回归模型(模型2)在训练集的决定系数分别为0.966,0.996,模型2在测试集4项精度评价指标中3项占优，其中决定系数为0.991;野外比测数据的决定系数为0.939,平均绝对误差为9.1 g/L。[结论]量子点光谱悬移质泥沙监测设备具有较好的稳定性和可靠性。未来可通过布设方式的优化、硬件量程的拓展和计算模型的优化进一步提升应用效果。

关键词

悬移质泥沙监测 / 量子点光谱 / 黄河流域 / 水土保持监测站 / 试验系统