北碚水文站水平式adcp(淘金者-sl500)

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1、流量比测及精度分析报告北碚水文站水平式ADCP(淘金者-SL500)流量比测及精度分析报告长江上游水文水资源勘测局2005-9-22-45-流量比测及精度分析报告一、水平式ADCP(淘金者-SL500)测量原理及应用情况简介（Argonaut-SL）概述：美国SonTek水文仪器公司生产的“淘金者—SL”型（Argonaut-SL）侧视式声学多普勒流速仪（即：固定式ADCP）。它是应用声学多普勒频移技术开发的自动测流仪。根据用户的需要，仪器固定在水面以下的某个部位进行在线的实时水位、流速监测。仪器在应用现场

2、可作为独立的流量计进行在线实时监测，也可作为水情遥测站的主要组成部分。Argonaut-SL外观作为测流系统，SL型侧视式声学多普勒流速仪可以与实时水位、实时断面面积以及经过率定的流速关系系数等参数集成后，直接输出实时流量。Argonaut-SL测流示意图-45-流量比测及精度分析报告Argonaut-SL水平式测流和底座式测流示意图安装仪器对场地的要求和安装原则“淘金者—SL”可以安装在河岸或渠壁的基座上，也可以安装在桥墩或其它建筑物侧壁上。在国外，大多数是安装在中间桥墩的侧面。这种安装方法的好处是：桥墩

3、中间的流速更有代表性。所以率定的关系会更好一些。根据中国的国情，由于桥梁部门不允许水文部门在桥墩边作业，所以通常安装在水文站自己测亭的旁边，基本上是靠某一岸边或者是岸边。而岸边的流速较小，甚至于有死水等情况，因此，流速的代表性不如上述的方法。对安装地点的要求：测验断面的河段宜顺直、稳定、水流集中，无分流、岔流、斜流、回流、死水等现象。顺直河段长度应大于洪水时主河槽宽度的3倍。测验断面应垂直于水流的流向。这种选择条件与水文站设站的原则是一样的。“淘金者—SL”的安装高程应根据具体情况而定。为了保证能测到最低水

4、位时的流速、流量，仪器必须安装在最低水位以下的高程。若是通航河道，应适当安装较低的位置。安装位置最好是在平均水位的0.6处。仪器安装位置处所测量的水层，有较好的代表性，不能有回流现象。-45-流量比测及精度分析报告因此，在选址时，应避免浅滩的地方，适用于安装较陡的河坡边。安装时应注意使换能器水平，以保证声束为水平发射。电缆需固定在边壁及地面，并加以保护措施以防损坏。为了将仪器可靠地固定在用户指定的水下某一位置，可根据河道断面的情况，设计可将仪器上下移动的安装架。便于根据不同的测流条件，上下改变仪器在水中的高

5、程；同时，也便于对仪器的维护和检修。测量原理固定式“淘金者—SL”的最大特点在于能够自动测验和实时测验。而通常采用的河流流量测量方法，例如人工船测，桥测，缆道测量，涉水测量，走航式ADCP测量等，都无法做到自动和实时。因此，流量在线监测也就不能采用通常的河流流量测量方法和仪器。为了做到自动和实时，河流流量在线监测主要采用间接测量断面平均流速的方法，即由美国地调局（USGS）首先提出和应用的指标流速法（indexvelocity）。指标流速法的基本概念：建立断面平均流速与指标流速（即某一实测流速）之间的相关关

6、系。又称为相关分析法或回归法。用“淘金者—SL”实测的某一层流速（指标流速）实际上是河流断面上某处的局部流速。断面平均流速则是河流断面上的总体流速的平均值。因此，指标流速法的本质是由局部流速来推算总体流速。在实际应用中，有三种局部流速可以用来作为指标流速：某一点处的流速（单点流速）、某一垂线处的深度平均流速（垂线平均流速）、某一水层处某一水平线段内的水平平均流速（水平平均流速）。在上述三种指标流速中，应用最多的是第三种指标流速。即水平平均流速作为指标流速推算断面平均流速。“淘金者—SL”测流的基本公式：Q=

7、AVmean其中：A=过水断面面积；Vmean=断面平均流速过水断面面积与水位的关系通常采用表格或经验曲线来表示。标准型“淘金者—SL”自带测量水位的垂直波束，只要在ViewArgonaut软件的内置流量计算公式中输入，水面距离～水深的表格，仪器自动计算过水的断面面积。-45-流量比测及精度分析报告SL实测的水平流速～断面平均流速的相关关系的建立是采用流速回归方程：Vmean=a+(b+cH)VSL其中：VSL=指标流速；a,b,c=回归系数。在通常的情况下，可以将公式简化为一元一次回归方程。即：c=0:则

8、公式简化为：Vmean=a+bVSL为了找到水平流速～断面平均流速的关系，即上述的回归方程。需要采用比测和率定的方法来完成。在不同的流量或水位情况下，在用“淘金者—SL”采样的同时，用传统流速仪法或走航ADCP同步测出该时间的流量和断面面积，而得到断面平均流速数据。将不同的流量或水位情况下得到的一组断面平均流速Vmean与SL测得的流速VSL以及水位的数据，对数据进行回归分析(如采用最小二乘法)，即可以得到Vme