声学多普勒流速剖面仪应用初探 (1).docx

1、文章编号1009-2846(2016)03-0053-03声学多普勒流速剖面仪应用初探王仔（河北省秦皇岛水文水资源勘测局，河北秦皇岛066000）摘要声学多普勒流速剖面仪（AcousiticDopplerCurrentProGler.ADCP）施剥河浪流量是目前世界上比较先进的测流设备。通过在白山水库应用ADCP采用走航式测取流量及条用传统定点式测取流量两种方式的对比分析，阐述了ADCP测取流量的先进姓、准确姓、实用栈及使用过程中的注意事项，为该仪参在水文测睑中的推广使用提供了技术参考。关键词ADCP；瞬时流量；走林式；定依式；水流脉动中图分类号P332.4文献标识码B1概述为探讨声学多普勒流

2、速剖面仪（AcousiticDopplerCurrentProfiler.ADCP）在施测流量过程中更广泛的应用，在白山水库测验河段进行了对比测验，由于白山水库测验断面位于库区中上游，水体面积大，水深，而流速很小，接近相对静止的水体。这类水体的紊动特性比较强，很容易受温度、风力、风向和来水等的干扰而发生流速变化，而且素动流的空间尺度和时间尺度都比较大，上下层、左右岸的流速甚至相反叫因此，采用传统流速仪施测流量测船难以定位、精度低，测验时间长，需要人工进行计算和校核，效率较低。而ADCP借助测船从河流断面的一侧航行至另一侧时，即可测出河流流鼠，测船的航行轨迹可以是曲线，不受常规测最方法中垂直断面

3、的限制。2工作原理ADCP工作原理与传统测流方法有本质上的区别。它是由一个集成系统组成。主要有换能器、信号转换器、测量探头、电罗经和全站仪、计算机设备等组成，测验时需外接测船、固定设备的支架等设备配合使用OADCP配有的换能器与轴线成一定夹角，换能器发射固定频率的声波，换能器发射的声波集中于较窄的范围内，称为声束，换能器发射固定频率的声波并接收被水体中颗粒物散射回来的声波，假定颗粒物的运动速度与水流速度相同，则声学多普勒发生频移，因此，只要计算出频移，就可计算出水流速度气与常规测流方法类似，ADCP测量时也是把断面分成若干个部分断面，测出部分断面内的平均流速和流域，再叠加即得到全断面流量。流量

4、的计算是由计算机内装有的ViewADP应用软件完成，使用ViewADP软件对测取的原始数据进行分析处理，可以对整个断面的流场、流向、水平层流速、垂线流速分布给出最直观的成果，测验成果可以联机存储，提高了测验精度。3走航式测验白山水库测验断面的断面宽度约为900m,水深80m左右。为了测取垂线的流速分布、流向以及衰1声学多普勒流速剖面仪工作参数一览表收稿日期2016-01-15频率（KHz）最大剖面深度（m）最小盲区距离（m）测址范ffl(m/S)分辨率（cm/a）准确度（cm/s）2501801.5±100.1±0.5-±1%（所测流速的）1000400.5

5、77;100.1±0.5-±1%（所测流速的）作者胃介王仟（1989-）,女，古林白山人，助理工杈并，主衰从亨水文与水资源工作。流量值，采用走航式进行断面测量。走航测量过程中，与测深仪进行了多次对比实验.ADCP得到的水深和测深仪得到的水深几乎一致。只要测船的航行轨迹与测流断面基本重合的情况下，采用走航式的方法对河道断面形状的测员是可取的。ADCP施测一个航次流量即为过水断面的瞬时流量，为减少水流脉动影响，单次流域进行往返两次测量，成果取其均值叫走航式测量不需要逐点测量，仪器通过渡河设备就可采集全断面数据。从多次测量的结果分析出，走航方式获得的断面形状与实际基本相符。图1走

6、航式测量断面图StebonLocAlMinsLx'.StMxmVatrrSudanLocr-torvi)/2SubonAfMaArm,*VDep(SucmmV<Aanty-V.SuttonTatelIWiMrBr«Sum<Ql>图2定点式测量垂线分布图衰2起点距(m)0100200300350400500600700800900垂线水深(m)018.238.765.280.680.876.670.069.945.805.0m流速0.03-0.03-0.020.020.01-0.04-0.02-0.01-0.0710.0m流速-0.02-0.01-0.03-0

7、.040.01-0.010-0.02-0.115.0m流速00-0.03-0.02-0.0200.010-0.1220.0m流速0-0.03-0.02-0.010.010.020.02-0.125.0m%速0-0.01-0.01-0.040.020.050.01-0.0330.0m流速00-0.02-0.0200.01-0.04-0.0735.0mit速00.01-0.010.0100.01-0.01-0.140.0m渡速-0.01-0.01-0.010.020.03-0.02045.0m流速-0.02-0.07-0.04-0.03-0.02-0.0450.0m流速0-0.03-0.02-0.

8、02-0.02-0.0255.0m汽速0-0.010.01-0.01-0.03-0.0260.0m淹速0-0.03-0.0100065.0m流速0-0.0200070.0m流速00075.0m流速0080.0mK速00单次定点式流速测结果一览表4定点式测验采用定点式测量方法，同以往测量方法一致，将测船抛锚定位在常规流速仪法测速垂线上，采集垂线流速历时为240s。与以往测验的不同之处是可以测取整个垂线的流速分布和流向情况。定点式测验已积累了一定的资料，从测验的结果来看，测量的误差较小，在允许范围内。测验数据处理以及输出资料成果与流最测验整编规范要求一致。通过实测，对于白山水库这种库区相对静止水体

9、，在水深大、水体体积大、流速小(存在逆向流),以及流速存在紊动现象的情况下，为了消除水流脉动的紊动影响，必须延长测速时长，实际工作中控制在240s,最少不应短于100s叫采用定点测流的方式，仪器最大深度满足白山水库库区实际情况，又包含了涨落变化，测最方法既适用于畅流期又适用于封冻期测量。从表2定点式测速结果可看出，断面流速分布存在一定规律性，部分区域有逆流，个别区域流速会较大，这与大面积相对静止水体的流速分布及变化规律是相符的。对于白山水库这种受风力、风向、温度及藻类影响大的水体，水流情况复杂，用两种方法进行测量可以相互补充，获取高质量的测验成果。5测验操作注意事项(1) ADCPX作原理、软

10、件手册及技术手册是设备调试和操作的主要依据，对测流软件、工作模式、安装、检查、参数设定、数据的采集、输出处理全过程应熟练掌握，上岗前应进行相关培训。(2) 测验执行声学多普勒流量测验规范(SL337-2006)。测址前对ADCP、GPS、罗经、测深仪、全站仪等进行自检，并对与计算机的连接设备集成进行检测，保证所有电路工作正常，信号传输顺畅。(3) 工作参数中最大水深是理想条件下的指标(含沙量较低)。如果应用在含沙量较大的河流，工作水深会减小,这一点应引起重视。(4) 测量结束后，应对ADCP进行再检测，检查实际水深和流速是否超出工作参数范围，以确保测量成果准确无误。6结语ADCP测验结束即可得

11、到成果，且性能稳定，比常规测量方法更方便快捷、准确，操作也简单，具有连续测得江河流量变化的优点。特别是在没有固定测验设施，或者测验设施在洪水期被冲毁，河段具备使用此仪器条件时，优越性更为凸显。而测验成果可联机存储是一大特色，提高了水文测验的现代化水平。ADCP是一种比较先进的自动化测流设备，测量剖面深度范围大，适用于大部分河流的水深情况。具有能直接测出断面的流速剖面、不扰动流场、测验历时短、测速范围大等特点。可应用于畅流期和封冻期的流量测验，解决了北方河流测验破冰的困难。但在大洪水时期漂浮物多或高含沙量河流中还有待进一步分析研究。口参考文献：1吕文婷，学多普勘流速制面仪应用浅析.地下水,201

12、1.6.2走皱式声学多普勒渔地制面仗河流波量测验技术拘点CJSW-C.SWCY-O4-C)3水丈剥验她花(行样合订本)南京：刀海大学出版社(1994)4河流速量测脸规葩GB50179-93.北京：水力电力出版社(1993).DiscussiononApplicationofAcousticDopplerCurrentProfilerWangZaiAbstract:AcousticDopplerCurrentProfiler(AcousiticDopplerCurrentProfiler,ADCP)Surveyingriverflowistheworld'smoreadvancedflowmeasurementequipment.ByapplicationofBaishanReservoirUnderwayADCPmeasurementstakenusingtheflowandtheuseofcomparativeanalysisofthetraditionalfixed-typeflowmeasurementtakenintwoways,describedtheAdvancementA