明渠截流水文监测中的高新技术及应用论文

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1、明渠截流水文监测中的高新技术及应用论文摘要：三峡工程明渠截流具有截流落差大、流量大等特点。截流水文监测过程中，运用网络、GPS、ADCP等多项水文监测高新技术，收集了大量实时水文资料，为施工指挥、决策、设计等提供了依据。关键词：水文监测高新技术明渠截流三峡工程长江1前言长江三峡工程导流明渠截流具有截流落差高、流速流量大、截流总能量高、施工强度高等特点，影响因素众多，技术问题复杂。截流戗堤落差、堤头流速分布、戗堤形象、导流底孔分流比等水文信息对指导截流施工起着重要的支持作用。截流施工现场作业面较小，明渠内流态紊乱，封航前必须保证通航等原因使许多常规方法的水文测验无法实现。运用

2、有线和无线网络、多波束测深和前视声呐系统、全球定位流量测量系统、激光全站仪、电波流速仪等高新技术和方法.freel）开发的商用软件“CARIS”。由于随着上、下戗堤龙口不断缩小，流速不断面增大，故本次采用从上游往下游施测线路，结果表明多束波信号接收良好。部分成果见图3：图3下戗堤龙口水下地形图通过CARIS软件对测量结果进行数学建模，可生成三维立体图。部分成果如图4所示。三峡工程明渠截流中，当上、下戗堤龙口接近40米时，多波束测深系统只一条航线就完成了水下布点工作，但如果采用单波束测深系统则最少要4条航线才能完成水下布点工作。这为减少测船通过龙口次数，缩短外业工作时间，使上

3、、下戗堤围堰形象监测信息能安全、及时、准确提供给各用户发挥了重要作用。图4上截流戗堤龙口多波束扫测形象图4ADCP配合GPS的测流系统在三峡工程明渠截流水文监测中，要求对截流戗堤堤头流速及明渠和导流底孔过流量进行实时监测。随底孔开启数量变化或戗堤进占，导流明渠和底孔过流量相应发生变化。显然，常规流量测验方法无法达到测验历时最小的要求。另外，明渠内率乱的流态、戗堤堤头较高的流速、禁航前明渠必须保证通航及高强度进占期要求24小时监测等因素，确定了测船不可能在明渠内进行抛锚定位测量。因此，在三峡明渠截流的水文监测中，必须开发应用一种新的测量系统。利用全球卫星定位系统（GPS）对测

4、船进行定位，多普勒声学流速剖面仪（ADCP）进行流速（量）测量的流量测量系统基于此而开发，满足测验历时短、定位方便、全天候作业的要求，在明渠截流的流速和分流比测验中发挥了重要作用。4.1GPS和ADCP简介全球卫星定位系统（GPS）是通过接受运行在固定轨道上的卫星信号，从而求出地面点位置的一种定位技术，目前已广泛应用于航空、军事、交通、测量等各个领域。GPS的全天候、点间无需通视等特点被充分利用在控制测量中，在水下地形测量时可利用其实时差分模式可以对测点进行连续跟踪定位。高精度的GPS接收机已成为测量单位的必备设备。ADCP（声学多普勒流速剖面仪）是利用声学多普勒效应的基本

5、原理，用声学换能器作传感器，只需将探头置于水面下一定深度处，即可测得垂线流速分布，具有测验历时短、测速范围大、不扰动流场等特点，是目前世界上最为先进的水文测验仪器之一。ADCP可分为三个主要的功能系统：ADCP传感器（或称换能器）系统，负责信号的发射、接收及相应的处理；数据采集系统，负责数据采集、处理、记录和存储；导航系统，负责导航定位及速度数据的补偿校正系统。ADCP的测流原理：该仪器通过按一定规则排列的四个声波换能器，其探头向水体中发射脉冲声波，然后接收来自水体中挟载的浮游生物、泥沙小颗粒等反射体的反射信号，依据反射信号的多普勒频移计算出水相对于ADCP的运动速度矢量；

6、利用测底脉冲测量水深及测船相对于地球的速度矢量，取两者矢量差值就是要测量的流速矢量。用航行速度乘以时间可计算出水面宽。有了水深、水面宽和流速，即可计算出流量。4.2ADCP配合GPS的测流系统系统由GPS参考台、GPS流动台、ADCP、计算机、HYPACK及ble激光全站仪和清华山维EPS成图软件。系统使用时只需人工照准测点，全站仪的无棱镜反射功能使得在400m距离内不需要人工立尺，信号发射后EPS成图软件可自动完成三维坐标计算和成图，实现了快捷准确地收集资料，同时避免了戗堤堤头进行有人立尺测量的危险性。系统在明渠截流过程中成功地进行了下列项目的测量：口门宽和水面宽测量。通

7、过施测多个测点，绘出裹头的形象，形成堤顶和水边两条曲线，找出曲线与戗堤轴线的交叉点，读出坐标，从而计算出口门宽和水面宽；裹头形象测量。在戗堤裹头合理布置测点，最后成图；裹头水位接测。按极坐标法对裹头水位按时进行测量。6电波流速仪的应用6.1工作原理电波流速仪是微波技术推广应用而产生的高科技产品,.freel时，由于安全原因无法采用测船进行流速分布测量。作为补充方案，采用电波流速仪施测龙口水面流速，每小时观测一组数据，强进占期间每半小时观测一组数据，实际应用效果良好。⑵上龙口测量11月6日，应用电波流速仪在上龙口实施