海流测量数据的后处理探究.pdf

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1、第32卷第4期2013年12月海洋技术OCEANTECHNOLOGYV01．32，No．4Dec，2013海流测量数据的后处理探究任少华，周冲，叶小凡(浙江省河海测绘院，浙江杭州310008)摘要：对海流分层流速数据进行分析，提出了复合指数模型和流速差法，并对这两种方法进行了适用性分析。复合指数模型有一个固定的函数形式。参数多线型灵活，对不同海流垂向流速分布规律适用性较好；流速差法没有固定的函数。根据定点测量数据寻找规律，曲线形式多变，适用于分层较多的状况。该方法的适用性与层数有关，分层较少时。对未测量区域流速的推算波动较大，失真明显。可结合ADCP，对其测量的数据进行进一步

2、的处理，以期减少测量误差．获得更准确的海流数据。关键词：海流流速；垂向分布；复合指数模型；流速差法；声学多普勒流速剖面仪中图分类号：唧16+．2文献标志码：A文章编号：1003—2029(2013)04-0063-04海流的垂向分布研究对于海洋工程和海洋环境的研究都有着重要的意义。但是海洋状况复杂，海流流速和流向都具有一定的波动性和随机性，这为研究流速分层规律增加了难度。声学多普勒流速剖面仪(ADCP)的使用【11，可以相对准确地测量不同层面海流的流速流向，这为研究定点分层流速的规律提供了可能。张振伟口谴行了海岸沿岸流的模型试验，利用ADV流速仪测量了沿岸流流速沿垂直岸线方向

3、多个断面的垂向分布。把沿岸海流沿水深分为上下两层，上层使用修正的对数分布，下层采用对数分布来表达沿岸流的垂向分布。在海洋工程的结构设计中，为计算建筑物水下部分所受的海流力，指出流速随着水深呈现指数规律变化，并给出了一个经验公式[31，它要求最大流速出现在海面，这和实际有一定的出入。有学者进行了明渠断面的流速分析M研究，研究发现，渠道流向简单、流速稳定，断面流速和海洋垂向流速分布虽有一定的相似性，但是海洋垂向流速分布又有着自己复杂的特点。当前在海流的分层测量中，以ADCP使用最为普遍，测量准确度也较高。不同型号不同频率的ADCP，其测量剖面深度范围可以从lITI以内到几百米。表

4、l为ADCP的工作参数。声波穿透能力与含沙量的高低有着密切的关系，如果海底沉积物介质密度高，海底处的回波强度会大大高于水体中颗粒的回波强度。这时回波强度沿深度变化曲线在接近海底或者在海底处会发生强烈的波动，不能准确识别海底的位置，使流速测量失真。ADCP附着在一定的载体上，入水会有一定的深度，加上ADCP仪器固有的盲区，在近水面又会有一段距离的测量空白。这些都需要进一步的研究，找到定点海流分层流速之间的规律，对测量空白和测量失真区域的流速进行完善和修正。表1各型ADCP的工作参数系统频率／kHz最小盲区，m最大工作水深，m最大流速测验单元个数l2006003001500．05

5、0．251．002．002060160300根据测流模型设定，最大为20rids根据需要设置，可多达128个本文通过对实测海流测量值进行分析，提出了复合指数模型，它有一个固定的函数形式，参数多线型灵活，可以对不同海区不同规律的垂向流速进行拟合。在海水较深的海域，海流垂向分布规律复杂，一个固定的模型很难对其进行非常好的拟合，这也是固定函数固有的缺陷。根据流体的牛顿内摩擦定律，本文提出了流速差法，步骤是：先算出相邻层流速之间的流速差，对这些流速差进行拟合，进而推求相邻两层流速差之间的关系。流速差法没有固定的线型，能根据实测数据呈现的规律调整曲线形式，尤其对于海水较深、测量层数较多

6、的海域拟合效果更好。1分层流速常见的模型图1为ADCP对一约25m深的海域进行的两个时段的海流测量图，数值为海底到海平面以下1．54nl的海流流速，每层间距0．50nl。收稿日期：2011—0r7一lO基金项目：国家自然科学基金资助项目(41006053)；水利部公益性行业科研专项资助项(201001072)作者简介：任少华(1971一)，男，本科，高级工程师，主要从事海洋测绘及其数据处理。Email：wellrshh@163．corn海洋技术第32卷}————————1————————’————————T————————r————————一叶≈^一’’“-．】_．一．“、。

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