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一、系统概述
- \. n4 d6 W& T O# i1 }$ o 随着大量水利工程的兴建,水文站测验河段的测验条件发生了明显的改变,尤其是水库等蓄水工程的水文调节对大坝上下 游水文站的影响尤为显著。为了获得河道流量的变化过程,势必要增加测量次数,加大工作量及经济成本。在此背景下,急需实行流量在线监测以解决 水利工程环境影响的流量测量问题。
- E: `# o5 I; k% @1 ~! ~ 声学多普勒(ADCP)在线测流系统是目前在线测流最成熟最可靠的测流方案之一。通过我司研发的流量测算与无线传输系统, 将ADCP采集到的水位与流速流量数据实时传输到用户数据管理软件平台,实现河流断面测流的无人值守与长期野外工作。采用ADCP在线测流系统通常用 于断面资料丰富的天然河道或形状规则、易于建模的人工渠道。 二、适用范围◆ 适合用于变动回水严重、河流条件复杂的水文站或工程施工中的临时监测点、城市河流上进行流量测验。 ( l$ `9 q7 D. a2 q9 _3 T' y6 a8 s. N
◆ 不适合于含沙量、波浪大、漂浮物多、暴涨暴落河流,仪器易受损。 三、测量原理声学多普勒(ADCP)测流传感器是根据声波频率在声源移向观察者时变高,而在声源远离观察者时变低的多 普勒频移原理测量水体流速的,每个换能器既是发射器又是接收器。每个换能器发射某一固定频率的声波,然后接收被水体中颗粒物 (如泥沙、气泡等漂浮物)散射回来的声波。假定水体中颗粒物与水体流速相同,当颗粒物的移动方向是接近换能器时, 换能器接收到的回波频率比发射频率高;当颗粒物的移动方向是背离换能器时,换能器接收到的回波频率比发射频率低,发射频率与回波频率存在差值。 8 |% q2 C& r0 V! {7 F* X
四、功能特点● 声波传感器适合各种测量环境,操作方便快捷,不干扰水流,可减轻测流强度。 " `# A( j! k3 B, V$ f* B) C
● 可以测出河底卵石间的过隙流量,这是传统测流根本无法做到的。 ( V/ W0 X; F. g, E" l
● 能够同时测量悬浮物浓度剖面,为计算河流输沙率及泥沙迁移规律研究提供可靠依据。 4 S) }: x7 e: o0 ~0 O
● 可以自动消除环境因素的影响,自动鉴别测量数据质量,避免影响测量数据精度的不合理现象。 ( `: @+ T8 G N2 P2 N& L
● 在低流速、非恒定流速情况下仍能获得高精度数据。 4 E% P3 B0 `! D" t4 i; p8 D
● 实现自动和实时监控测量,而通常采用的河流流量测量方法,例如人工测船、桥测、缆道测量、涉水测量、走航式ADCP测量, 都无法做到自动和实时在线监测。 + f* }, P( U8 e" Z
● 可直接测出断面流层流速分布,且可通过软件掌握断面流速流量和流场的变化过程。 五、安装方式根据工作方式的不同,可将ADCP分为水平固定式、底座固定式、浮标垂直式。 : \: ]; t0 g) G" w' G; e, [
7 a4 X& r! _! x' k' K ◆ 水平式
" O l6 h( z8 z7 ~/ a. Z" r 水平式安装在河流或渠道的岸边,测得1~128个水层的流速分布,得到断面平均流速,通过标准测量方法建立率定关系模型, 并结合已知的断面资料得到过水面积,即可计算实时流量,常用于天然河道或断面稳定易于建模的人工渠道。另还可以将ADCP安装较为稳定的水面 漂浮平台,向下发生声波,测量垂线的流速分布,达到自动测流的目的。
0 ^* ?0 w$ Y+ Q8 L; G3 c2 o8 j/ q ◆ 垂直式
* b0 j2 f! d/ \: H. g3 S8 e 在浮标上安装ADCP长期或间断监测某一断面代表垂线的流速,再同走航 ADCP资料对比分析,建立断面流速与代表垂线ADCP流速的相关关系,分析其代表性及误差,即可推求断面流量, 适合水位波动较大的河流或潮位波浪变幅较大的海域中。
0 s+ ~: ]+ ^& l% ~. U" l ◆ 底座式 ! j% R9 @. q4 r' ^9 _) }( j+ z
ADCP安装在水底,由固定支架固定。这种方式适合自容式安装方式,内部含有大容量的数据存储设备, 可以保证测量数据的完整性存储。这种ADCP本身不易晃动,能够保证数据测量的准确性,这是它最好的特点。 另外它不受外界自然条件的影响,缺点就是不能直接将数据传输给用户,实时性比较差。另外可以在人工水渠安装并采用水下电缆传输, 实现在线监测,缺点是后期维护要求较高。 六、现场案例
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