ａｄｃｐ在水文流量测验中的应用研究论文

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1、ＡＤＣＰ在水文流量测验中的应用研究论文.freel／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：QADCP=suξds（3）式中：QADCP——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=

2、Vb

3、dzdt（4）式中：dz——垂向长度微元，z自河底起算；dt——时间微元；Vb—

4、—船速矢量；｜Vb｜——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：QADCP=∫T0∫Ｈ0udzξ

5、Vb

6、dt=∫Ta∫Ｈ0cu×Vbkdzdt=∑mi=1［（V×Vb）k］HiΔt（5）式中：T——航行时间（跨断面）；Hi——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均流速矢量。V=1H∫H0udz（6）因存在上、下盲区，垂

7、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：VXM=1n∑ni=1Uxj(7)式中：Uxj——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×ZZ0b（8）式中：U——高度Z处的

8、流速；U——河底剪切流速；Z0——河底粗糙高度；b——经验常数，通常取16。公式（8）整理后，令ax=9.5U/Zb0，则对x向量流速分量：Ux=axZb（9）设Z1为河底至靠近河底单元（未受河底干扰）的高度，Z2为河底至第一个单元的高度，垂向单元长度为Dc，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：VXB=D

9、CZ(b+1)1Z1(Zb+12-Zb+11∑nj=1Uxj则x方向分量垂线平均流速计算公式为：Vx=1H∫H0Uxdz=1H［∫Z10Uxdz+∫Z20Uxdz+∫HZ2Uxdz］=1HZ1VXB+(Z2-Z1)VXM+(H-Z2)VXT=HbDC(Zb+12-Zb+11)∑nj=1Uxj同理，y方向各分量与上述各式类似。1．3岸边流量估算由于作业船不可能紧靠岸边测验，ADCP不

10、能测出近岸边的流速和流量。可以利用比例内插法来确定岸边流量。根据流量测验规范，岸边流量可由下式估算：QNB=aLHm2Vm(11)式中：α——岸边系数，一般取0．707；L——岸边至测量起点（或终点）微小断面的距离；Hm——起点（或终点）微小断面处的水深；Vm——起点（或终点）微小断面内的垂线平均流速。显然，河流某断面流量等于ADCP流量QADCP与岸边估算流量QNB之和。2比测试验本次比测试验设在岗南水文站电厂洞出口下游300米处，ADCP设备按技术要求安装在三体船上，人工拉动测

11、船运行。2．1主要参数ADCP比测主要参数设置深度单元厚度：20cm；深度单元个数：15～25；水体发射脉冲次数：5；底跟踪发射脉冲次数：4；水体含盐度：0．0ppt；水体测量模式：1。2．2流量比测ADCP测船分别以测流断面的左岸、右岸为起始标志、结束标志，测船尽可能沿着测流断面线匀速横渡施测。ADCP测船以两个往返，来回测验4次为一个测程，取4次流量平均值与电厂流速计作比较。2．3水深比测因为断面比较平整光滑，基本无淤泥，所以将ADCP测得水深与断面水尺读数相比较。3资料整理分析3．1水

12、深资料共收集105个样本进行统计计算，分析成果见表1。由表1可知，误差值是有规律的，均为负值，说明ADCP实测水深系统偏小。为了消除误差，我们将不同等级水深的绝对误差平均值作为改正参数，来修正流量测验中各条垂线水深，修正后比测成果见表2。3．2流量资料本次比测共收集了45个样本，并计算测量成果。从表3来看，ADCP实测流量与电厂流速计相比，有较大误差，通过利用水深、流速改正参数对ADCP实测资料进行后处理，