溪口站声学多普勒应用与研究分析

《溪口站声学多普勒应用与研究分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、溪口站声学多普勒应用与研究分析溪口站声学多普勒应用与研究分析1流域概况　　溪口水文站建于1958年5月，位于韩江上游汀江，集水面积9228㎞2，距离河口27㎞，是国家重要水文站，同时也是韩江流域汀.L.江控制站。属于山溪性河流，流域内山地多，植被较好，河流纵比降大，洪水涨落急剧，峰高量大。汀江河洪水主要受锋面雨影响，多发生在前汛期4～6月，年最高水位一般出现在5、6月频率高。　　2测验背景及内容　　溪口站由于受上下游电站蓄水发电影响，天然河道特性已经被改变，中高洪水位以下水位、流量关系复杂且变化剧烈，传统的缆道流速仪流量测验由于历时长、低流速

2、时敏感度低等原因致使精度有所下降，同时也存在着操作不便、处理繁琐等缺点。为了获得准确及时的水文数据，现用RDI-600KHz走航式ADCP用于流量测验。为检验该仪器在各种水流情况下的测验精度，将其与缆道测流方法、收集不同水流条件下的流量资料进行比测资料分析。　　3比测概况　　本项目的对比测验同步施测30次，分布合理，实测流量变幅为109m3/s～825m3/s；相应水位变幅为6.69m～9.11m，因受下游电站蓄水回水影响，水位变幅不大。ADCP以及流速仪均运行稳定，保障了资料的可靠性。　　4比测成果分析　　4.1水位代表性分析　　溪口站由于

3、受下游电站回水影响，水位被抬高，天然状态下的低水位已不可能出现，以比测最小流量为例，测次8流速仪测验流量为109m3/s，相应水位为6.81m，若以2008年水位流量关系曲线推算（下游电站还未建成），流量为109m3/s时，水位为3.30m，比低水位级（4.73m）。而流量较大时，水位受回水影响就较小，以比测最大流量为例，测次25流速仪测验流量为825m3/s，相应水位为8.92m，若以2008年水位流量关系曲线推算，流量为825m3/s时，水位为7.08m。，从以上分析可以看出，现状水位变幅为6.81m～8.92m时，天然状态的水位变幅为3

4、.30m～7.08m，变幅达3.78m。因此，虽然比测水位变幅虽不到3m，但是可以代表中低水位。　　　　　　经分析计算，走航式ADCP与流速仪测得的流量相对误差较小。相对误差≤±5%的合格率为70.0%，相对误差≤±8%的合格率为93.3%；最大相对误差为9.27%<10%，系统误差仅为0.34%<1%，精度满足相关规范要求（详见表1）。　　　　　　根据以下公式来计算随机不确定度。　　XQ=2{[∑（（QI-QCI）/QCI）2]/(N-2)}1/2　　式中：QI表示ADCP第I次实

5、测流量（m3/s）；　　QCI表示关系曲线上实测流量相对应的流量（m3/s）；　　N表示对比测点数，流速仪对比时N=30；　　经计算，与流速仪对比时，置信水平为95%的随机不确定度XQ=9.5%<10%，符合规范要求。　　由于溪口站受上游3km处青溪电站发电调节的影响，水位变化频繁，而流速仪施测一份流量需要约60分钟，ADCP施测一次流量则仅需5分钟左右，施测一份流量也只须20分钟左右。在与流速仪等历时对比测验时，ADCP施测4次，且误差≤±5%，特别是在涨水或退水情况下，流速仪与ADCP测得的结果就相差较大。因此，

6、在流量对比测验中，出现流速仪实测值偏小或偏大，以及ADCP偏大或偏小这种现象都是正常的。尤其是在流量变化大时，两者更容易出现有较大的差值，出现突出点子，造成相对误差≤±5%的合格率不高，随机不确定度接近极限的情况。　　4误差分析　　4.1误差来源　　ADCP流量测量精度是以水文测验常规流速仪法测验成果近似真值的对比精度。不考虑流速仪的测验误差，ADCP流量测验的误差来源，主要包括以下内容：　　1、船速测量误差；　　2、仪器安装偏角产生的误差；3、流速脉动引起的流速测量误差；　　4、水位、水深、水边距离测量误差；　　5、采用

7、流速分布经验公式进行盲区流速.L.插补产生的误差；　　6、仪器入水深度测量误差；　　7、水位涨落率大时，相对的测流历时较长所引起的流量误差；　　8、仪器检定误差。　　4.2船速对流量测验的影响分析　　根据ADCP规范要求，测量过程中测船横渡速度宜接近或略小于水流速度。在实际测验中，难以保证船速小于流速，溪口站测船船速控制在1.0m/s左右，而中高水位下水流速度较小，甚至最小流速小于0.1m/s，因此，要求船速小于水流速度是个理想的情况要求，一般情况下是难以做到的。由此会产生一定的测验误差。根据实测成果分析，当船速与流速相差较大时，流量相对误差

8、多数较大；但船速与流速接近时，流量误差相对较小。　　4.3含沙量对ADCP测量影响分析　　溪口站目前没有测验输沙项目，因此含沙量对测验精度的影响采用定性分析。根据此