•粒子尺寸分布 •沉积物浓度 •河流流量 •沉积物通量

LISST-SL2(StreamLined Isokinetic)流线型等动力现场激光粒度仪是美国 Sequoia 公司针对河流开发的采用的激光小角度 前向散射技术的传感器，该传感器用来对河流的泥沙 通量以及河流的流量进行 测量，该传感器是美国 Sequoia公司功能强大的多参数河流泥沙测量仪器。

LISST-SL2传感器采用了全 新的流线型设计，能够较大 程度的降低水阻，传感器尾 端的两个导流片能够确保 该传感器在水中测量的时 候能够始终朝向河流的上 游。河水和水体中的泥沙通过 SL2内部的抽水泵吸入到仪器内部，系统通过采用一 个神奇的、固定的空速管传感器来确保吸入的水的流 速同仪器所处的位置的流 速相同，从而确保数据的采 集是在等动力的状态下实 现的。当吸入的水体通过密 封的光电测量传感器的时 候，激光的前向散射数据被 采集。这些散射数据通过 USGS B 型的线缆滚传输到水 面的控制单元，然后传输给 计算机进行实时处理。

泥沙的尺寸分布，体积浓 度，温度，平均粒径，深度 以及流速等数据被实时显 示和存取到在计算机上。有了流速、浓度和深度数据以 后，整条河流的输沙量就可 以被计算出来。

LISST-SL 2不同于 LISST其他仪器，它仅仅是一个在水 中的测量传感器，传感器所 采集的数据通过两线的电 缆绞盘被传输到水面控制 单元，水面控制单元内置可 充电电池组用来给传感器 供电并且把采集到的数据 通过无线蓝牙传输给数据 采集和处理计算机进行实 时的数据处理和存储。这些 数据可以通过时间序列或 者垂向水深剖面的方式显 示给操作人员。

特点： 

·  采用激光小角度前向散射技术，测量范围 1-500 微米，满足 ISO-13320-1 标准

· 等动力，的泵控技术

·  2 线特殊通讯协议可配合 USGS-B 型电缆绞盘工作

·  实时显示多参数测量：流速、温度、浓度、深度、泥沙平均尺寸

·  全新无水阻流线型设计保证了测量的可控性和准确性降低了气泡产生的条件

·  双尾翼能够确保仪器同水流平行并且始终朝向上游

·  实时数据处理，操作人员可以及进行时间序列或者剖面数据显示

·  软件可以输出点式或者集成深度的泥沙数据

· 蓝牙实时无线数据传输，避免了传统串口线直连的局限性

技术指标： 

光程长度：3.2mm 浓度测量范围：15-13500mg/l 浓度分辨率：<10mg/l

粒径范围：1-500μm，36 个粒径等级 深度范围：0.15-30m@0.02m 分辨率

流速测量范围：0-3m/s@0.03m/s 分辨率

水温测量范围：0-25 度@0.1 

采样时间：16 个样品平均/2 秒 平均后数据立即传输给水面控制单元

机械和电气参数： 水下传感器尺寸：13cm（直径）*75cm(长度) 

水下传感器重量：16kg（空气）/7kg（水中） 

水面控制单元尺寸：40.6cmx31.8cm*16.5cm

水面控制单元重量：8.6kg

电池寿命：满充电后可使用 6 个小时

LISST-SL2 是一款功能强大的泥沙和近海、河口应用的激光测沙仪。传感器采用了流线型 等动力（等动力就是检测器入口流速同实际水的流速相同）设计，仪器能够测量深度、透 光度、流速、水温、泥沙浓度和沉积物尺寸分布。我们下面的例子是在美国华盛顿州 Castle Rock 市的 Cowlitz 河进行的实际测量。

现场所获取的数据

上图显示是处理以后的数据，从右往左分别是河流水体的透光度（类似于浊度仪法测量）、河流流速、泥沙浓度和泥沙 的粒度分布。泥沙浓度图上的红色圆圈是美国 USGS 工作人员采用人工物理方法采集到的泥沙烘干秤重以后的实际浓度。

这些数据非常直观的显示出了浊度传感器无法建立同真实浓度之间的关系曲线，第四个图显示的是河流剖面的泥沙尺寸 分布，粒径 φ6 在河流中有着非常好分布，并且河流泥沙的粒径随着深度的增加而变得粗糙。

泥沙浓度剖面

从左往右分别为 0.2m，0.7m，1.1m，1.6m，2m，2.4m，2.8m 深度的不同粒径等级的浓度变化，注意随着深度的增加 浓度逐渐变大而且泥沙的颗粒逐渐变粗，而且发生了间歇性的再悬浮现象

粒径纵剖面和浓度关系曲线

左边的图显示的是四种不同尺寸的粒子浓度随深度变化的曲线。可以明显地看到随着深度的增加大尺寸的粒子也开始增加，符合河流泥沙分布理论。垂直梯度可以用来计算摩擦速度(u*)。右侧的图显示了通量或者说是单位深度上的泥沙的输送，另外，在该图上混合均匀的冲刷搬运泥沙（蓝色线）有别于悬沙，这些细节在以往从来没有被获得过。

其他可以获得信息

有了这些高分辨率的尺寸分布文件，用户可以去完成，诸如：

-     时间序列测验，而获取完整时间轴上的不同尺寸泥沙的脉动。这些可以用来进行科学研究或者水利学建模。

-     全断面的不同频率的声学后向散射的研究

-

主要应用

该仪器不光可以进行详细的科学研究，而且还可以提高水库、水电站入水口的沉积管理，还可以进削沙管理等。

上图是美国 USGS 在美国华盛顿州 Puyallup 河做的另外一个野外试验，可以看出(i) 越靠近河床底部泥沙颗粒越大; (ii) 越靠近河床底部泥沙含量越高(iii) 同步使用的红外浊度仪没有任何的结果变化（原因是 OBS 对于大尺寸粒径的粒子反应不敏感）。