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1、ADCP测流与传统测流的对比及应用摘要：流量测验是水文工作的重要任务之一，传统的河流流量测验主要采用单点流速仪法，广泛运用在人工船测、桥测、缆道、涉水测量等，既费时效率也很低。adcp的数据采集、传输、存储全部通过电脑控制操作，自动化程度高。adcp的使用比传统测验方法提高效率几十倍，标志着河流流量测验的现代化，被称为是流量测验领域的一次革新。关键词：adcp测流；传统测流；多普勒；北川水文站1adcp测流原理adcp是20世纪80年代初发展起来的一种利用声学多普勒原理测量水流速剖面的仪器,根据测定水体中微颗粒声后向散
2、射的多普勒频移来测量水体速度。它的换能器发射出一定频率的脉冲,该脉冲碰到水体中的悬浮物质后产生后向散射回波信号。由于悬浮物质随流漂移,使该回波信号频率与发射频率之间产生一个频差,即多普勒频移。根据这一频移的大小和符号(正负),即能计算出流速和流向。由于声速在一定深度范围内(表层至几百米深度)的水体中的传播速度基本不变,根据声波由发射到接收的时间差便可确定深度。一台adcp可以顶替若干台传统的流速仪,在使用adcp测流时,设置不同厚度的深度单元,即将测流断面分成若干个子断面,利用不断发射的声波,确定一定的发射时间间隔及滞
3、后,通过多普勒频以及谱宽度的估算,便可得到整个水体剖面逐层上水体的流速;在每个子断面内测量垂线上一点或多点流速并测量水深从而得到子断面内的平均流速和流量,再将各个子断面的流量迭加,即得整个断面流量。2adcp测流与传统测流比较1、adcp方法与传统方法的相同点adcp测流与传统流速仪法的基本原理一样,都是将整个测流断面划分为许多子断面(即布设多条垂线),在每个子断面中垂线处测量水深并测量多点的流速从而得到垂线(即子断面)平均流速。2、adcp方法与传统方法的不同(1)传统流速仪法是静态方法,流速仪是固定的;adcp方法
4、是动态方法,adcp在随测量船运动过程中进行测量。(2)传统流速仪法要求测流断面垂直于河岸;adcp方法不要求测流断面垂直于河岸,测船航行的轨迹可以是斜线或曲线,大大方便了施测作业。(3)一般一个河流断面只设5～7个测点,每个测点测3～5个不同深度上的流速。常规流速仪是单点式测量仪器,无论是用什么原理测流,当它被布放在某一深度层时,都只能测出该层的流速;而adcp在船只航行过程中的采样率很高,即可以测到非常多的“测点”,而在每个测点上可以测到几十个不同深度的流速值,实际上它是用积分的方法求出的,因此在数据质量上有了很大
5、的提高。(4)传统的河流测量方法一直沿用测深杆测深,六分仪(或起点距标志牌)定位,流速仪(或浮标)测速。手工计算、费工费时、效率低;而adcp测流突破了传统的以机械转动为基础的转子式传感流速仪的局限性,具有可直接测出断面流速、不扰动流场、测验历时短、测速范围大等优点。3adcp测流与传统测流应用实例本次比测在涪江通口河北川水文站进行，adcp设备按技术要求安装在测船上。1、北川站概况位于四川北川羌族自治县曲山镇茅坝村通口河右岸，集水面积3386km2，域内河长104km，至河口距离41km。测验河段顺直长约300m，中
6、断面下130m有一弯道，低水为下游滩口控制，中高水为下游弯道控制，流速仪测流断面形状“u”型，河床由沙卵石组成，本河段洪水主要由上游暴雨形成，具有汇流历时短、峰高量大、陡涨陡落的特点。该测流断面设有12条测速测深垂线。2、比测方案adcp比测主要参数设置：深度单元厚度1m；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;水体测量模式4。(1)流量比测。与流速仪常规测流同步。adcp测船分别以测流断面的第1条和第12条垂线分别为起始标志、结束标志，测船尽可能沿着测流断面线匀速横渡施测。adcp测船于常规
7、测法的开始、结束两个时段来回测验4次，取4次流量平均值与该次常规流速仪法作比较。(2)水深比测。将adcp测船沿着测流断面线和断面上游比较深、水流较为复杂的河段与常规测深仪同步测深。(3)定点流速比测。将adcp测船固定在断面任一条垂线上，船右边采用常测法五点法，100s施测流速；船左边采用adcp同步采集信息，adcp在相应测次的开始、结束时各采样一次，取二次流速平均值与常规流速仪法做比较。比测时按垂线平均流速五个等级采样，它们分别为0.00～0.50，0.50～1.00,1.00～1.50,1.50～2.00,2.
8、00～2.50，单位为m/s。3、资料整理分析(1)水深资料。共收集105个样本进行统计计算，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，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。(2)定点流速资料。共收集了99个比测样本，adcp软件采用指数方程来拟合测速垂线的流速分布
