浅谈走航式adcp在水文测验中的应用.doc

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1、浅谈走航式ADCP在水文测验中的应用【摘要】河流流量测量是水文测验的重要任务之一。传统的河流流量测量方法（人「•船测、桥测、缆道测量和涉水测量等），费I.费时，效率低。ADCP是英文"AcousticDopplerCurrentProfiler”的缩写，随着水文巡测的开展，水文测验要求的提高，推广ADCP在水文测验中的应用在技术和规范方面存在着局限性。建议尽快制定相关规范规定，推动水文现代化进程。关键词：ADCP；水文测验；比较分析Abstract:ADCPistheabbreviationoftheEnglish，zAcoust

2、icDopplerCurrentProfiler/zoftheHydrologicalSurveytocarryouttheHygrometryrequirementsincrease,topromotetheapplicationofADCPintheHydrologictherearelimitationsinthetechnologyandspecifications.Recommendassoonaspossibletodeveloprelevantspecification,promotingthehydrologica

3、lprocessofmodernization.Keywords:ofADCP;hydrologicaltests;comparativeanalysis中图分类号：P332文献标识码：A文章编码：1.走航式ADCP的基本原理ADCP是声学多普勒流速剖面仪的英文简称，即AcousticDopplerCurrentProfilers,它是由美国RDI公司于20世纪80年代研制出来的新仪器。，中文通常译为声学多普勒水流剖面仪，是近几年发展起来并得到应用的新技术，专门用于测量河流、水渠或狭窄海峡的流量。1.1声学多普勒原理：声学多普勒效

4、应就是，当声源与接受物体以相对速度V相对运动时,接受物体所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同，称之为多普勒效应。由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普勒频移，它与相对速度V成正比，与振动的频率成反比。1.2走航式ADCP测量原理：ADCP利用声学多普勒效应进行测流。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，该信号为ADCP所接收。悬浮物质随流而漂移，使该回波信号的频率与发射的频率之间产生一个频差，即多普勒频移：Fd=2FV/CFd：声学多普勒频率F：发射声波的频率V：颗粒物沿声波方向的移动

5、速度C：声波在水中的传播速度从理论上讲，走航式ADCP流量测量原理与传统的人工船测或缆道测量等的基本原理一样：在测流断面上布设多条垂线，在每条垂线处测量水深并测量多点的流速，计算得到垂线的平均流速。走航式ADCP实测的是断面中部区域内的流速，这个区域称为ADCP实测区。另有四个小区域（①水面区域：厚度为ADCP换能器的入水深度加上ADCP的盲区。②河底区域：河底接口对声波的干扰而造成的盲区，或者称之为旁瓣区。③岸边区域：由于靠岸边水较浅，测量船只不能靠近而造成不能直接测量），由于测船不能靠近，或者因ADCP本身的原因，不能实测，称

6、为非实测区。水面、河底区域、岸边区域的流量可通过实测区资料的外延来估算。1.走航式ADCP的特点（1）传统测量方法是采用静态方式，无论是人工船测、缆道测量等等,仪器总是固定于所测垂线上进行测量，而ADCP是动态测量方法，随测量船只运动过程中进行测量，不受河宽的限制。⑵传统方法的测流断面通常要求垂直于河岸，而ADCP测量过程中不要求测流断而垂直于河岸，船的航行轨迹可以是斜线或曲线。(3)适合巡测，单一工作模式(适用于所有的河道)，测量历时短，只需儿分钟;可以在浅水中测流,最小水深可为0.3ni,最小流速可为1cm/s；可以测得三维的

7、流速分量。(4).简单易学的Windows平台的RiverSurveyor软件。走航式ADCP(RiverSurveyor)的应用1.数据采集为了计算流量，ADCP在测量时需要以下儿个数据:(1)水的相对速度(2)船速(3)水深(4)船的航行轨迹。走航式的ADCP安装在特制的三体船上，是将仪器的水下换能器垂直固定在船舷边或船头，横越测流断面(从断面一岸移向另一岸)时利用超声波不断测量水深，同时利用多普勒测速原理测得水体相对于测船的流速和测船相对于河床的运动速度(即船速)，根据两速度的向量差得到水流的真实流速。测船的航迹通过船速和航

8、向计算而得，通过以上步骤可以确定所测垂线的正确位置。即可采集到计算流量所需的全部资料,包括河流深度、水流速度和仪器在河流中的水平位置，该位置是使用底跟踪技术通过对河质速度测量算出的。岸边区域的离岸水平距离可采用电子测距仪器测量；或者预先在河中立测船