应用声学多普勒流速仪在水文流量测验工作中的比测研究.docx

1、文章编号：1007-7596（2008）05-0003-02应用声学多普勒流速仪在水文流量测验工作中的比测研究李闯），王茜2,熊伟'（I.大兴安岭水文局.黑龙江加格达奇165000；2.佳木斯水文局，黑龙江佳木斯154002）摘要：为提高大兴安岭地区的水文测报能力，在大兴安岭地区的5处水文站进行了汛期流畋的比测研究。比测研究采用rsontek公司生产的1.2MHz河猫MIM-ADP进行实测，并与常规机械式旋浆式流速仪的实测资料进行比对。比测研究的目的是通过声学多普勒测流技术与标准的机械式流速仪测ht技术进行对比，推证声学多普勒割面流速仪流缺,我的精度，推广应用声学多普勒测流技术在超标准

2、洪水期及正常汛期的使用方法。关键词：声学多普勒流速仪;水文流批测验；比测试验;成果比较中图分类号:P332文献标识码：A近年来,ADP作为新型仪器越来越多的应用于江河的水文流量测验工作中。利用ADP在江河开展流量测验，可极大地编短测流历时，提高测验精度；用于水文巡测，可以解决巡测线路上多站的流量测验，减少了单站的设备投入和日常维护;特别是在复杂水流条件下的流虽:测验，可以解决以往传统水文测验难以解决的难题（如：桥上测流、水库溢洪道测流、流向不稳定非恒定流条件下的流量测股等），使得流最测验工作取得新突破。但是ADP在测验方法与精度控制上与常规测验有一定的误差，因此进行必要的ADP测流与常规测验设

3、禹测流对比观测，结合声学多普勒测流规范标准，开展ADP技术针对性的应用研究,对ADP测验的技术经验积累.具有十分互要的意义。1仪器设备及参数的选定1.1常规测流设备常规测流设备选用LS25-1流速仪进行测流。测流方式主要为缆道、船测、桥测，均采用精测法测流。1.2声学多普勒流速仪选用sontek公司生产的1.2MHz河猫MINI-ADP进行测流，主要技术参数的选定均严格按照SL337-2006声学多普勒流仙测验规范要求进行。2比测试验2006年以来，大兴安岭水文局分别在加格达奇、新林、固其故、塔河、呼玛5处水文站分不同水位级及水流涨落情况进行了11次ADP与转子式流速仪实测流址对比观测。每站均

4、先完成流速仪实测流量，然后进行2个测回的ADP实测流址工作。为保证对比观测数据的准确真实，均选用无测流白区、红蓝绿三波束信号好的ADP测可数据;而流速仪测流也严格按照测验规范要求，根据各站不同水深和断面情况,采用精测法进行测流。流量比测主要水文要素情况统计见表"表1流比测主要水文要素情况统计表测站酎何天弋及风力水位级情况木面屈伏度方式ADPft浪方式ADP3NR波速仪测it历时M格达奇%低平水小锥水2100*2DCP.ro.15多云sflA小船凋2100>加格达奇W0?.10M中平水4、缰通船体注水2!0(k碰6】95级风中落水较大第体注水4100<imoaMR4级风高涨

5、水大船第弟体注水2IOO>3I606i19RA播水大买体注水gIOO»，俐桥joorn*阴2»XA小船体注水2100»3比测成果ADP和流速仪实测流量的成果见表2。3.1流量成果比较为保涯对比观测的精度，常规流址测验均采用精测法,而ADP走航式流量测验均符合SI337-2006规范的各项技术要求。经过对其中符合比测资料分析的7组数据的研究,ADP数据均略小于并接近转子式流速仪的实测流量数据。而ADP实测的流量略小于流速仪实测的流量，主要是因为ADP的流速和流向是完全垂直于断面线的,转子式流速仪测得的垂线平均流速不一定完全垂直于断面。按现行测验规范，流向偏角不

6、超过10°,可不做偏角改正。因此，没有经过流向偏角改正的流速会大于或等于实际的流速。收稿日期12008-01-28作者简介李闯（1978-）,男，黑龙江汤原人，工程加王趴1979-）,女，黑龙江佳木斯人，助理工程师；熊伟（1973-）,男，黑龙江加格达奇人，技师。3.2误差分析经过对ADP与流速仪的误差分析计算，总体来看，其中7组的比测资料相关性较好，相对标准差一般在4%以内，而且对7组比测数据做误差回归分析，也呈很好的线形分布。而另4组比测资料受波浪、流速、水质等因素影响，相对误差远大于允许误差范围，无法做系统误差分析，给予舍弃。误差分析统计见图1、表3。表2ADP和流速仪实测流最

7、成果表ADI»ADP走景式©体是相射否果用快差1finv.松浪/«/m5»-方法Oft水位水位缀监数据/静r-l标=I(Q-Q,)/。xioo%&,=相对误差Se=(l/V-2)x£(0c-0)/0jS式中:&为相对标准差;N为测次总数;0c为单次ADP实测流贵;为单次流速仪实测流量。经计算，标准差Se为1.98%。随机不确定度X/=3.96%。相对误差均值(系统误差)&=-1.45%计算后的标准差与系统误差均符合SL337-2006声学多普勒流量测验炭范6.2.3要求。1加格g2W.®1597.31低31.5

8、31.2X-0.95ft2WKtt99.46低51.250.9X-0.59a3达奇3W.OT.I097.98中59.259.1X础-0.17ft4泌619100.9中4244】5注水携仓船体-2.12a59)林99.29A486479注水-L44漪仓塔河Mb(hl997.85401船体注水*仓并负5KG础-2.24侧站说谜仪实溜ADP实相只很差(系统««)标心s.不定度X=2Sean斯面QoHKffiifti就*达帝31.520CQ6i2l31.2-0.95-1.451.983.96困K故2007.W.1551.220006lIS50.9-0.59达奇XU7.OT.10W.

9、21999.7.3591-0.17a2006.6)9424ITO.7.7415-112486I9»."479-1.44塔河20处低1940)IW.&2I392-2.24呼均桥XttkOti26769I9W7.16749-2.60表3流速仪与ADP流量实测对比分析表300&(b269213749船体注水-2.6ft300&&I9100.9船体注水3/1仓位-14.86塔村9785401346船体注水10200S06il997.85船体注水1/2仓位-16.7塔河97.85A无奇3XR06iW401-24.9-咯、堤彘林dQY4经验适合在测桥下游

10、人工拖拽ADP测流，流量数据与常规桥测设备所测的流魅数据满足系统误差要求,符合水文工作要求，一旦桥测设备出现故障，可作为备用方案测流。适合缆道悬挂测流，一旦缆道信号器出现故障，可作为备用方案测流。为解决ADP受波浪起伏度的影响，尤其在中高水测流过程中，不但需要对ADP承载船体注潢水，还要加铅鱼等配重来保证船体的稳定，这样才能够保证ADP在施测过程中避免测流盲区的出现。否则受波浪起伏度影响，水质浑浊，将导致测流成功率低，误差大。经过分析对比,发现当河道波浪起伏度较大和水质较混浊时，对比误差较大。如固其故和塔河高水期间所对比施测的流破，虽然尽可能的对ADP承载船体进行了配重，但仍有很多比测资料超出允许误差范围。sontek公司生产的MINI-ADP系列的承载船体注排水十分费事。在使用过程中，排空船体的水就需要近Imin的时间，需对注排水设施进行改进。5结语通过多次ADP与流速仪的比测应用试验，研究成果表明，在成功的比测资料范围内，最大相对误差为-2.6%,系统误差为-1.45%,随机不确定度为3.96%,达到了国家一类水文站的测量精度要求。ADP作为一种先进的测流仪器，不