欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:10534315
大小:60.00 KB
页数:4页
时间:2018-07-07
《adcp在水文流量测验中的应用研究的论文》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、ADCP在水文流量测验中的应用研究的论文摘要:介绍adcp基本原理及流量计算方法,通过adcp与管道流量计同步测流进行对比,并与常规方法进行测深、测速比测试验,分析比测资料,进行参数修正,提高该仪器测验精度,以达到正式投入应用的目的。关键词:adcp;流量测验;测深;测速;比测试验 1adcp基本原理及流量计算 1.1基本原理 adcp实际上应是一个包括:(1)adcp换能器(4个探头);(2)操作软件系统;(3)计算机及连接设备等3个主要部分组成。利用声学原理,adcp向水体发射一个(一对或一组)声脉冲,这些声脉冲碰到水体中悬浮的且随水体运动的微粒后产生反射波,并记录
2、发射波与反射波之间的频率改变,这个频率改变即称多普勒频移,可据此计算出水流相对于adcp的速度。同时,还向河底发射底跟踪声脉冲,测出adcp安装平台(测船)的运动速度以及水深,然后将水流相对速度扣除船速得到水流的绝对速度。 按多普勒频移方程: fd=2fv/c(1) 式中:fd——多普勒频移; f——发射频率; c——超声波在水体中的传播速度,与温度、含盐度有关; v——水流的运动速度。 从公式可知,发射频率f为已知,只要测定声速c和频移fd,即可求出水流速度。 dr0300型adcp主要技术指数如下: 工作频率:307.2khz; 换能器发
3、射角:20°; 测速范围:±0.01~±10m/s(水平方向); 速度分辨率:0.25cm/s; 测深范围:8.0~130m。. 1.2流量计算 adcp基于如下的公式计算流量: qadcp=su•ξds(3) 式中:qadcp——流量; s——河流某断面部分面积; u——河流断面某点处流速矢量; ξ——作业船航迹上的单位法线矢量; ds——河流断面上面积微元,由下式确定: ds=
4、vb
5、•dz•dt(4) 式中:dz——垂向长度微元,z自河底起算; dt——时间微元;
6、 vb——船速矢量; |vb|——作业船速度(沿航迹)。 将沿航迹的断面离散为m个微小断面,则公式(3)可以写为: qadcp=∫t0∫h0u•dz•ξ
7、vb
8、•dt=∫ta∫h0cu×vb•k•dzdt=∑mi=1[(v×vb)•k]•hiδt(5) 式中:t——航行时间(跨断面); hi——在i测量微小断面处的水深; m——断面内总的微小断面数目; δt——相应于测量微小断面的平均时间; k——垂向单位矢量; v——相应于测量微小断面的垂线平
9、均流速矢量。 v=1h∫h0u•dz(6) 因存在上、下盲区,垂线平均流速的计算分为中层、表层和底层3部分。 1.2.1中层流速 中层平均流速由系统直接测出,其值为第一个垂向单元至靠近河底单元(未受到河底干扰)所有单元所测流速之平均: vxm=1n∑ni=1uxj(7) 式中:uxj——单元j中所测的x向流速分量; n——微断面中有效单元的数目。 1.2.2表层流速 由于adcp换能器必须浸入水中一定深度,系统不能直接测出这部分水流速,形成表层盲区,一般采用指数流速分布公式来推求: uu•=9.5×
10、zz0b(8) 式中:u——高度z处的流速; u•——河底剪切流速; z0——河底粗糙高度; b——经验常数,通常取16。 公式(8)整理后,令ax=9.5u•/zb0,则对x向量流速分量: ux=axzb(9) 设z1为河底至靠近河底单元(未受河底干扰)的高度,z2为河底至第一个单元的高度,垂向单元长度为dc,则在中层进行积分可得到中层平均流速: 1.2.3底层流速 由于河底对声束的干扰,在河底存在一干扰区(底盲区),其流速数据不能使用。类似于表层流速的推导过程,底层平均流速的计算公式为
11、: vxb=dcz(b+1)1z1(zb+12-zb+11∑nj=1uxj 则x方向分量垂线平均流速计算公式为: vx=1h∫h0uxdz=1h[∫z10uxdz+∫z20uxdz+∫hz2uxdz]=1hz1vxb+(z2-z1)vxm+(h-z2)vxt=hbdc(zb+12-z
此文档下载收益归作者所有