浅谈在线adcp在荆山水文站水文测验中的比测分析及应用

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1、浅谈在线ADCP在荆山水文站水文测验中的比测分析及应用莫瑞文广东省水文局阳江水文测报中心529700摘要：在线ADCP水文测验是一种目前测量河流流量较为先进的技术。木文通过在线ADCP在荆山水文站水文测验中的应用实例，分析其在漠阳江流域潭水河控制站中的比测数据，介绍了在线ADCP仪定点测流的成功应用，并对出现的一些技术处理问题进行探讨，以期在线ADCP水文测验技术能更好更广泛地推广应用。关键词：在线ADCP;比测分析；荆山1荆山水文站基木情况荆山水文站建于1958年6月，位于广东省漠阳江一级支流潭水河的中下游，该站距离河口38km，集水面积950km2,为漠阳江流域

2、的江河治理、防汛抗早、水资源开发利用以及水工程的建设管理，系统地收集水文资料。测验项目有：水位、流量、降雨量、泥沙、蒸发等项目。建站以来，实测最高水位25.10m,出现日期为1973年08月13日，相应流量2390m3/s;调查最高水位26.10m,出现H期为1939年5月22H。荆山水文站控制的河流是典型的山区河流，洪水过程暴涨暴退，洪水时漂浮物多，给流量测验工作带来很大的难度和危险性。为改善流量测验的时效性，该站更新了半自动缆道流量测验的常规测流法，2007年9月，引进了美国SonTek公司“淘金者一SL”(ArgonantSL)500kHz型侧视式声学多普勒流

3、速剖面仪(以下简称在线ADCP)。2在线ADCP测流工作原理在线ADCP是一种“声学多普勒流速仪”，它配备有4个换能器，与仪器轴线成一定夹角。每个换能器既是发射器乂是接收器。换能器发射的声波能量集中于较窄的范围内，称为声朿。换能器发射某一固定频率的声波，然后聆听被水体中颗粒物散射冋来的声波。这些声脉冲碰到水体中悬浮的随水体运动的微粒吋，声脉冲将被运动的微粒所散射，散射脉冲频率将发生变化，该频率和发射脉冲频率之差即为多普勒频差。多普勒频差与光的波长成反比，与卢学系统的几何参数及粒子运动速度成正比。当确定在线ADCP波长和几何参数后，只要检测出多普勒频差，就可以确定运动

4、的速度了。在线ADCP向水体发射声脉冲，测出水体相对于在线ADCP的速度;在线ADCPM吋还向河底发射底跟踪声脉冲，测出在线ADCP相对于河底的运动速度，然后算出水流相对于河底的真实流速。3比测S的和测量方法本分析的0的是研究在线ADCP测量的指标流速和缆道测流的平均断面流速的相关关系，获得本站在线ADCP流量计算率定公式；分析两种仪器数据，获知在线ADCP测验的稳定性和准确性，以判定本站能否采用在线ADCP替代传统流速仪测流。本次比测采用传统流速仪与在线ADCP同步测量，然后筛选出对应吋段的在线ADCP数据并求出在线ADCP指标流速，与缆道流速进行比较分析，确定两

5、者的相关关系。4测验数据处理分析4.1资料的三性审查本次分析采用2007年9月至2009年9月的资料成果，共奋与传统流速仪实测相对应的实测流量资料67份。其中实测流量相应最高水位为22.59m，最低水位为16.66m，占历史水位变幅的69%，具有较好的代表性。4.2收集方法及情况经筛查突变数据后，取61组数据参与分析。4.3水位比测分析为了验证在线ADCP系统高程设置是否正确，用基本水尺每天8吋水位与在线ADCP相应吋刻数据进行比较。经过分析得出，两者差值基本在0〜2cm内，平均相对误差为0。因此，系统高程设置正确，不存在系统偏差。4.4总体及各水位级数据的分析率定

6、4.4.1总体数据的分析率定在线ADCP流速〜断面平均流速关系曲线图见表2,通过对数据组进行线性冋归分析，结果如下：冋归公式：y=0.7954X+0.0336复相关系数:R2=0.9946随机不确定度：18%系统误差：0.85%率定后，随机不确定度不符合规范要求（二类精度水文站的系统误差≤l%,随机不确定度≤10%）。表2在线ADCP流速〜断面平均流速关系曲线图4.4.2低水位的比测在线ADCP流速〜断面平均流速关系曲线图见表3,通过对数据组进行线性冋归分析，结果如下：冋归公式：y=0.5651X+0.0589复相关系数：R2=0.8286随机不确定度：

7、25%系统误差：0.15%率定后，随机不确定度不符合规范要求。表3低水位的在线ADCP流速〜断面平均流速关系曲线图4.4.3中水位的比测在线ADCP流速〜断面平均流速关系曲线图见表4,通过对数据组进行线性冋归分析，结果如下：冋归公式：y=0.7415X+0.0654复相关系数：R2=0.9662随机不确定度：19.8%系统误差：0.79%率定后，系统误差为0.79%≤±l%,但标准差Se=9.9%,随机误差为19.8%>10%,没奋达到规范规定的精度要求。表4中水位的在线ADCP流速〜断面平均流速关系曲线图4.4.4高水位的比测在线AD