adcp在河道流量测验中的应用及误差分析

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1、广西水利水电GUANGXIWATERRESOURCES&HYDROPOWERENGINEERING2013(6)·水文水能·ADCP在河道流量测验中的应用及误差分析罗惠先(梧州市水文水资源局，广西梧州543002)[摘要】介绍了声学多普勒剖面仪(ADCP)流量测验原理、计算方法。对ADCP与传统测验方法在梧州站的比测试验进行分析，在中、低水流量相关关系较好，中、高水相关性较差，流量越大相对误差越大。探讨了ADCP流量测验中产生误差的原因，并对其误差提出了相应的解决对策。[关健词】ADCP；流量测验；误差分析；梧

2、州水文站【中图分类号】P332【文献标志码]B【文章编号]1003一l51O(2013)06—0049—040．5m，为保证信号不受船底的干扰，仪器入水深度lADCP与流速仪法在梧州站的比测设置为0．75m，深度单元视水深不同在l一2m之间，1．1断面情况深度单元个数一般设置为24个，盲区1m，讯号平均梧州站测验断面水面宽在600—700m之间，最间隔5s。大水深45m，最大断面含沙量4．0kg／m。上游2500Il1．3ADCP与流速仪比测为支流桂江(左岸)和干流浔江的汇合口，当以支流比测时，为了减小流量测验

3、的不确定性，常规桂江来水为主时中泓偏左，以干流浔江来水为主时流速仪测流前先施测一个ADCP测回，常规流速仪中泓偏右。河段中泓区域从上游500in至测验断面测流结束后再施测一个ADCP测回，且两个测回即的纵剖面河床逐渐抬升，高程从上游约一30Ill到下4次测验的任一次与平均值之差不能大于5％，取4游一12m逐渐变高，上游140ITI为云龙大桥，断面的次测验的流量平均值作为每次测流的实测值n。如流态受河床的变化以及大桥的影响较大。断面的在测验过程中，发现异常情况，比如信号不正常、避河床由泥沙组成，近年来受断面上、下

4、游人工挖沙让过往船只等，马上重测。常规流速仪流量测验采以及上游长洲水利枢纽的施工影响，断面中泓附近用9—12条测速垂线，垂线流速采用2点或3点法，测淤积较为严重。点历时不小于100S。1．2ADCP的安装及参数设置ADCP与流速仪比测共收集了200个样本，其ADCP在梧州站从2006年开始投入使用，声波中2006年67次，2007年45次，2008年88次。用全频率为500kHz，有3个换能器，换能器与ADCP中部200个流量比测样本建立相关关系(见图1)，表1轴线成25。角。仪器安装在铁质测船驾驶舱中线偏为综

5、合3年以及各年ADCP流量与流速仪流量关系右侧的专用测井内，测井直径0．4m，测船吃水深约误差分析统计表。表1ADCP流量与流速仪流量关系误差分析统计表％【收稿日期】2013-07-05【作者简介】罗惠先(1969一)，男，广西贺州人，梧州市水文水资源局工程师，主要从事水文水资源勘测及资料分析工作。49罗惠先：ADCP在河道流量测验中的应用及误差分析差而得。测船的速度由底跟踪求得，即通过流量船与河底的相对运动，由ADCP内部罗经测算出测船的速度矢量。河底稳定不动时，用底跟踪方式测定船速是可行的。当河底泥沙在高流

6、速时随水流迁移形成“动底”时，ADCP所测得的测船航行速度偏大，因而所测得的水层流速将小于实际流速，流向也将产生偏差，ADCP所测流量将小于实际流量。当流速越大河底床沙运动速度也越大，所测流速小ql_(m3／S)图12006—2008年。adc口一0关系图于实际流速的误差也就越大，因此随着流量的增大ADCP与流速仪的相对误差也随之增大。上游干支从图1、表1中可以看出：流不同来水、来沙对断面的流态、“动底”造成不同随着流量增大，两种仪器所测流量的相对误差的影响，造成ADCP流量的误差也各不相同。[(Q．．op-Q

7、流速仪)／p流速仪]随之增大；(3)非实测区的表层和底层的流速推算误差。流量越大关系点子越散乱，相对标准差随着流ADCP的表层和底层的平均流速是用指数流速剖面量级增大而增大，综合3年的流量大于20000m／s法推算的。在明渠均匀流情况下流速垂向分布可时，关系点子散乱，3种检验不能通过，且标准差为以用指数函数曲线表示，而天然河流一般是非均匀7．66％，大于4％的规范要求；流，梧州站测验断面所处河段的环境使得流态极不在同一流量级不同年份相对误差都不相同，稳定，中高水位时在中泓区域出现较大范围的紊ADCP流量小于10

8、000m／s时，2008年的相对误差流，垂向流速分布也不稳定，比测时用流速仪法测较小仅为一1．25％，2007年次之为一2．11％，2006年最流有近一半的垂线流速上部大于下部，从ADCP测大为一4．47％；ADCP流量大于20000m／s时，2008年验数据中也可看出同样的情况。由于上、下盲区深相对误差最大，2006年最小。度较大，上部换能器入水深度达到0．75m，底层盲区深度达到垂