基于声学的大河悬浮泥沙监测站断面浓度不均匀性评估
在多瑙河等大河沿岸建立和运行统一的沉积物监测系统是一项具有挑战性的国际任务。作为这种系统的一个组成部分，目前正在多瑙河上游河段开发一个配备最先进仪器的新监测点。
监测站将由一个近岸光反向散射传感器和一个水平声学多普勒电流剖面仪组成。正如先前的研究表明，用近岸传感器连续测量的悬浮沉积物浓度可以显著提高沉积物输送监测的时间分辨率。
监测站上游支流流入的沉积物羽流会改变检测到的近岸浓度，最终使沉积物负荷估计偏差。这种影响很可能在计划监测站的横截面上，根据远征沉积物测量活动，对SSC的横截面变化进行了彻底的初步分析。
在不同的水文条件下开展了24次活动，其中进行了物理沉积物采样以及固定和移动船ADCP测量。在用500多个物理样品校准反向散射信号后，基于移动船ADCP测量结果评估了SSC的横截面变异性及其对沉积物负荷估计的影响。
确定了SSC的不同横截面模式，这些模式显然受以下因素决定：考虑主要河流和支流的实际水文情况，以及当地河流形态。基于发现提出了一种解释上述效应的校正方法，使用该方法可以将近岸SSC可靠地转换为总悬浮沉积物负荷。
河流沉积物输送监测在水管理、河流工程甚至多学科项目中的作用变得越来越重要。泥沙运输是一个动态过程;因此，在研究沉积物输送现象时需要适当的空间和时间分辨率。
河流沉积物运输有两种不同的类型，取决于颗粒大小和流动条件：悬浮沉积物运输，即悬浮在水柱内并随水流移动的细小沉积物颗粒的运输，河床运输，即在河床表面滚动、滑动或盐化的粗沉积物颗粒的运输。
没有适当的空间和时间分辨率，就无法发现趋势，也难以评估沉积物平衡。沿着多瑙河等长河，必须建立一个统一的监测系统，以保持悬浮沉积物数据的一致性。至少应在发生水文形态变化的每个河段都有一个监测点。
悬浮泥沙浓度是河流悬浮泥沙输移的最重要参数。传统上，浓度是通过直接方法确定的：首先，在河中采集水样，然后在实验室中用物理方法分析样品。在实践中使用不同类型的物理采样器。
当粗略估计足够令人满意或在无法使用等速采样器的情况下，使用非等速瞬时采样器。非等速样品被认为是扰动样品，因为不允许样品具有与采样水体积相同的SSC。相比之下，等速采样器的设计确保了采样速度与流速相同。样品将具有与河水相同的SSC。
实验室分析的直接方法是指从水中分离固体颗粒。分离可以通过过滤或蒸发来完成。在这两种情况下，固体颗粒的干质量与沉积物样品的体积之比都是SSC。
随着现代技术的不断发展，间接替代方法的使用越来越多。这些方法通过间接方法确定SSC：不测量浓度，而是通过经验，半经验关系从浊度或反向散射信号等另一个参数估计。间接方法有两大类：声学方法和光学方法。
光学设备将光发射到样品中，当它通过含有悬浮沉积物颗粒的水样时，样品会散射、衰减或被吸收。SSC是通过测量和分析光强度变化来确定的。可以区分两种主要类型的光学仪器：激光衍射和红外光散射装置。
激光衍射设备主要用于实验室分析，尽管也有原位版本。这组光学仪器在确定PSD方面具有非常宝贵的优势，因为它们还可以检测给定粒度散射的激光强度。基于红外光散射原理的光学设备是潜水光学反向散射传感器。
由于它们不考虑粒径，因此它们往往对粒径不均匀性敏感，在校准此类设备时，应根据粒径进行区分。此外，光学反向散射传感器对生物污染和藻类形成很敏感。
声学仪器在悬浮沉积物测量中被广泛使用。声学方法的理论背景是众所周知的。SSC是根据发射和检测到的声波的强度来估计的。由于反向散射的时间也是已知的，因此还可以估计悬浮沉积物颗粒与声学传感器的距离。
声学仪器不仅可以应用于直接测量，还可以用于线性或二维悬浮沉积物测量。与光学仪器相比，它们对生物污染和藻类形成不太敏感。广泛使用的声学设备是，例如，LISST-ABS或ADCP，其中后者实际上通常用于流量测量，而SSC只是有价值的副产品。
ABS传感器距离传感器头几厘米，因此仅考虑近场效应。另一方面，在ADCP的情况下，发射声波在水中传播的距离更远，因此在校准反向散射时必须考虑吸收和衰减，许多其他人已经测试了其适用性和局限性。
在大河中开发悬浮沉积物监测点时，最近的研究表明遵循一个综合概念，由两个主要要素组成：近岸连续测量系统，确保探索悬浮沉积物运输的时间变化，需要通过补充远征测量进行校准。
远征测量沿横截面进行，因此可以更好地描述悬浮沉积物输送的空间变异性;此外，可以在近岸检测到的浓度与总SSL之间建立关系。但是在安装近岸传感器时，应考虑近岸位置是否具有代表性，或者无法正确考虑空间变异性，因此浓度不能扩展到总横截面。
