基于聲學的大河懸浮泥沙監測站斷面濃度不均勻性評估
在多瑙河等大河沿岸建立和運作統一的沉積物監測系統是一項具有挑戰性的國際任務。作為這種系統的一個組成部分，目前正在多瑙河上遊河段開發一個配備最先進儀器的新監測點。
監測站将由一個近岸光反向散射傳感器和一個水準聲學多普勒電流剖面儀組成。正如先前的研究表明，用近岸傳感器連續測量的懸浮沉積物濃度可以顯著提高沉積物輸送監測的時間分辨率。
監測站上遊支流流入的沉積物羽流會改變檢測到的近岸濃度，最終使沉積物負荷估計偏差。這種影響很可能在計劃監測站的橫截面上，根據遠征沉積物測量活動，對SSC的橫截面變化進行了徹底的初步分析。
在不同的水文條件下開展了24次活動，其中進行了實體沉積物采樣以及固定和移動船ADCP測量。在用500多個實體樣品校準反向散射信号後，基于移動船ADCP測量結果評估了SSC的橫截面變異性及其對沉積物負荷估計的影響。
确定了SSC的不同橫截面模式，這些模式顯然受以下因素決定：考慮主要河流和支流的實際水文情況，以及當地河流形态。基于發現提出了一種解釋上述效應的校正方法，使用該方法可以将近岸SSC可靠地轉換為總懸浮沉積物負荷。
河流沉積物輸送監測在水管理、河流工程甚至多學科項目中的作用變得越來越重要。泥沙運輸是一個動态過程;是以，在研究沉積物輸送現象時需要适當的空間和時間分辨率。
河流沉積物運輸有兩種不同的類型，取決于顆粒大小和流動條件：懸浮沉積物運輸，即懸浮在水柱内并随水流移動的細小沉積物顆粒的運輸，河床運輸，即在河床表面滾動、滑動或鹽化的粗沉積物顆粒的運輸。
沒有适當的空間和時間分辨率，就無法發現趨勢，也難以評估沉積物平衡。沿着多瑙河等長河，必須建立一個統一的監測系統，以保持懸浮沉積物資料的一緻性。至少應在發生水文形态變化的每個河段都有一個監測點。
懸浮泥沙濃度是河流懸浮泥沙輸移的最重要參數。傳統上，濃度是通過直接方法确定的：首先，在河中采集水樣，然後在實驗室中用實體方法分析樣品。在實踐中使用不同類型的實體采樣器。
當粗略估計足夠令人滿意或在無法使用等速采樣器的情況下，使用非等速瞬時采樣器。非等速樣品被認為是擾動樣品，因為不允許樣品具有與采樣水體積相同的SSC。相比之下，等速采樣器的設計確定了采樣速度與流速相同。樣品将具有與河水相同的SSC。
實驗室分析的直接方法是指從水中分離固體顆粒。分離可以通過過濾或蒸發來完成。在這兩種情況下，固體顆粒的幹品質與沉積物樣品的體積之比都是SSC。
随着現代技術的不斷發展，間接替代方法的使用越來越多。這些方法通過間接方法确定SSC：不測量濃度，而是通過經驗，半經驗關系從濁度或反向散射信号等另一個參數估計。間接方法有兩大類：聲學方法和光學方法。
光學裝置将光發射到樣品中，當它通過含有懸浮沉積物顆粒的水樣時，樣品會散射、衰減或被吸收。SSC是通過測量和分析光強度變化來确定的。可以區分兩種主要類型的光學儀器：雷射衍射和紅外光散射裝置。
雷射衍射裝置主要用于實驗室分析，盡管也有原位版本。這組光學儀器在确定PSD方面具有非常寶貴的優勢，因為它們還可以檢測給定粒度散射的雷射強度。基于紅外光散射原理的光學裝置是潛水光學反向散射傳感器。
由于它們不考慮粒徑，是以它們往往對粒徑不均勻性敏感，在校準此類裝置時，應根據粒徑進行區分。此外，光學反向散射傳感器對生物污染和藻類形成很敏感。
聲學儀器在懸浮沉積物測量中被廣泛使用。聲學方法的理論背景是衆所周知的。SSC是根據發射和檢測到的聲波的強度來估計的。由于反向散射的時間也是已知的，是以還可以估計懸浮沉積物顆粒與聲學傳感器的距離。
聲學儀器不僅可以應用于直接測量，還可以用于線性或二維懸浮沉積物測量。與光學儀器相比，它們對生物污染和藻類形成不太敏感。廣泛使用的聲學裝置是，例如，LISST-ABS或ADCP，其中後者實際上通常用于流量測量，而SSC隻是有價值的副産品。
ABS傳感器距離傳感器頭幾厘米，是以僅考慮近場效應。另一方面，在ADCP的情況下，發射聲波在水中傳播的距離更遠，是以在校準反向散射時必須考慮吸收和衰減，許多其他人已經測試了其适用性和局限性。
在大河中開發懸浮沉積物監測點時，最近的研究表明遵循一個綜合概念，由兩個主要要素組成：近岸連續測量系統，確定探索懸浮沉積物運輸的時間變化，需要通過補充遠征測量進行校準。
遠征測量沿橫截面進行，是以可以更好地描述懸浮沉積物輸送的空間變異性;此外，可以在近岸檢測到的濃度與總SSL之間建立關系。但是在安裝近岸傳感器時，應考慮近岸位置是否具有代表性，或者無法正确考慮空間變異性，是以濃度不能擴充到總橫截面。
