声学多普勒流速剖面仪比测试验分析.docx

1、人民黄河YELLOWRIVER【专题研汩声学多普勒流速剖面仪比测试验分析李玉山'李海玲2,李祥（1.黄河水利委员会水文局，河南郑州450004；2.中国水利水电科学研究院，北京100044；3.黄河水利委员会信息中心，河南郑州450004）摘要：对引进的声学多普勒流速剖面仪（ADCP）和转子式流速仪在小浪底、花园口和夹河滩3个水史站的比测试验表明：含沙量较低、流量为1000mVs以下时采用ADCP测流，精度满足水文测验规范要求。关键词：ADCP;流量测验；比测试验；黄河下游中图分类号：P332.4文献标识码：BHoi:10.3969/j.issn.1000-1379.2009.08.0

2、601多普勒法测量原理声学多普勒法测虽是依据声波中的多普勒效应，检测量为漂移频率.换能器发射某一固定频率的声波/；后，接收到被水体中颗粒物散射回来的声波。，假定颗粒物的运动速度v与水体流速相同，当颗粒物向换能器运动时，换能器接收到的回波频率比发射波频率高；当颗粒物背离换能器运动时，换能器接收到的回波频率比发射波额率低。如果静止介质中的声速为c,那么声学多普勒频移，即发射声波频率与回波频率之差V可表示为(1)*C-VCOS$2式中:S、务分别为超声波发射方向、反射方向与水流流动方向的央角；为流速。当c>时，有Zf.工”（cosS+COS02）V+J(2)当劣=务=。时，则板=匕（5）(3)

3、即超声波收发频率之差由此可知,多普勒频移与C流速成正比。ADCP（AcousticDopplerCurrentProfiler）是一种利用声学多普勒原理测量流速的仪器。ADCP测敞流缺时，将测流断面分成若干个子断面，在每个子断面内测量垂线上一点或多点流速并测地水深，从而得到子断面内的平均流速和流虽，再将各个子断面的流量叠加，就得到整个断面的流批。2比测试验黄委水文局利用亚行贷款项目首次从美国RDI公司引进了ADCP。根据我国声学多普勒流量测验规范的要求，各水文站在ADCP投入使用前,应与转子式流速仪进行对比分析。为此，在2007年11月1日12月31日对小浪底、花园口和夹河滩3个水文站对ADC

4、P与转子式流速仪进行了比测试验，以确定该仪器罪否适应黄河下游水文测验。2.1试验要求采用转子式流速仪进行流量测验时，使用安装在铅鱼上的LS25-3型流速仪，以测船为渡河设备进行测验。测验方法按河流流量:测验规范要求进行，采用常测法,100s历时，人工记数、手工操作。采用ADCP进行流量测验时,利用冲铎舟作为渡河设待进行测脸，施测位置设在流量:测验断面下游1060m河段内，施测时间与流速仪施测同步。施测过程中按声学多普勒流量测验规范要求,施测两个测回，计算其平均值作为ADCP同步施测的流快，同时满足每半个测回流宿值与平均值偏差不大于5%o2.2试验结果小浪底、花园口、夹河滩3个水文站比测试验结果

5、见表I、表2、表3。时间含沙量/(kgm-3)水位/m流速仪流ttC/ADCB流量Qy(m3s'1)（O2-O1）Q2007-11-010133.88625.686321.012007-11-030134.46722.267372.042007-11-050134.26705.99699-0.992007-il-100133.95644.006440.002007-11-150133.92626.20620-0.992007-11-190133.62445.99433-2.912007-12-150134.06687.066941.012007-12-160134.20863.1082

6、2-4.762007-12-190133.70467.404925.262007-12-240134.20659.606803.092007-12-260134.01539.005502.042007-12-270134.07633.606604.172007-12-280134.30714.00700-1.96衰1小浪底水文站比测试呛结果收稿日期：2009-05-29作者简介：李玉山（1974），男，河南托具人.高饭工程呻，主妥从亨水丈规由工作E-mail：lysO213163.cum表2花园口水文站比测试检结果时间含沙W(kgm-3)水位/m流速仪H。/3s'*)ADCP流景0/Q

7、%2007-H-011.85091.18559564.591.002007-11-050.65190.98610597.80-2.002007-li-101.06090.88524539.723.002007-11-130.78791.14764779.282.002007-11-160.74191.10741748.411.002007-11-190.67091.10809833.273.002007-11-222.13090.84477491.313.002007-11-240.92690.72552554.760.502007-11-260.52891.20869938.528.0020

8、07-11-290.92790.96486500.583.002007-12-010.75791.(M669682.382.002007-12-050.77891.34802826.063.002007-12-091.22091.38965926.40-4.002.3误差分析ADCD测流误差统计见表4。表4ADCD测流相对误差统计水文站最大值/%<5%的比例/%。5%的比例/%相对标准是/%系统偏差/%小浪底5.2696.73.32.10.75花园口8.096.73.32.21.78夹河滩4.01001.651.81表3夹河滩水文站比测试验结果时间含沙也(kgm-3)水位/m流速仪(m3

9、»*)ADCP流址W。2007-11-021.75874.09686699.722.002007-11-051.71074.12606612.061.002007-11-081.12174.42880897.602.002007-11-101.98074.13663643.11-3.002007-11-131.17174.22767797.684.002007-)1-171.00774.05635654.053.002007-i!-212.56074.30845853.451.002007-11-281J2574.44872880.721.002007-12-051.65074.22

10、724738.482.002007-12-091.97074.90472486.163.002007-12-171.70174.07568.556.64-2.002007-12-242.10073.90475489.253.002007-12-311.13073.93514516.570.50按照河流悬移质泥沙测验规范的要求：一类站仪器随机不确定度为10%，系统误差为±1.0%。通过对ADCP与流速仪测流误差统计，可以发现3站的相对误差均较小，符合规范要求。系统误差除小浪底站外均大于1.0%,主要原因，一是花园口和夹河滩水文站在比测试验中含沙量较高，最大为2.56kg/m：而小浪底含

11、沙址为0;二是仪器安装偏角产生的误差，流速脉动引起的流速测虽误差，水位、水深、水边距离测量误差，船速过快造成的误差等。声学多普勒流域测验规范规定ADCP系统允许误差为5%，本次比测试验符合规范要求。【责任编辑吕艳梅】（上接第125页）表1黄河洪水管理亚行贷款项目国内外培训人敏、费用汇总名称国外国内合计人次费用/万元人次费用/万元人次费用/万元亚行项目管理30120.024150.0271170.0非工程措施子项目71290.1244104.6315394.7机构能力建设624.03215.03839.0黄河法战略规划研究技术援助项目918.0129.62127.6社会移民0040085.040

12、085.0合计116452.1929264.21045716.33加强对培训工作的组织管理亚行项目办于2004年5月10日发布了亚行项目培训组织管理办法，对培训项目的报批程序、机构选择、组织管理、监督管理等方面做了明确规定，对规范亚行贷款项目的培训工作起到了积极作用。31培训机构的选择国内外培训机构选择的主要原则：被选培训机构应属于亚行成员国（地区）；被选培训机构应有项目培训方面的工作经验，旦在技术上其有先进性，能满足项目培训要求；被选培训机构在师资、设备方面，具有培训条件。国内外培训机构选择方式:被选培训机构应由招标方式产生，招标工作由亚行项目办和黄委人劳局联合组织实施，招标结果报亚行同意后.方可确定培训机构;在某些特殊情况下,如设备使用培训、专业培训，理由充分时，可不招标，但所选培训机构必须报亚行项目办和黄委人劳局同意，并报亚行批准后，方可确定。3.2对培训机构的要求培训教师事前应书面提供培训讲稿，内容经亚行项目办审阅认可后，印刷提供给参加培训人员，做到每次培训有材料。培训后期向每位学员发放培训效果测评表，就以下5个方面对培训做出综合评价：课程是否达到预期目标；课程中所授的内容和概念是否能够运用在实际工作中；课程演讲内容是否清晰、易懂;授课方式是否适合；讨论时间是否充足。培训效果测评结果提供给培训机构，作为改进今后培训工作的参考。3.3对参加培训人员的要求选