9 z. R6 W: _9 [+ y2 a2 P
系统概述
: K) ~7 M& U9 U
9 ?" i/ p6 z/ _- N0 ] 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。 4 Y4 H$ @% I& G
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。
" H& r7 C/ r( S* \- t$ D- W 适用范围
% _ [* h% P/ Q6 u# W6 w ◆ 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。
+ O: V. G1 ]9 p2 @, w: U0 I9 t ◆ 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。
& W q _2 K" n4 _5 M) W$ y 测量原理
: Z Z9 m* I: e' y1 Y 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。
( T8 t9 M; S l( g
+ F7 v9 I5 b: U 功能特点
5 ]. F3 Z" L: b% N* {- X" ] ● 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。
0 g- r/ _; O" d4 |% N/ G2 h! } ● 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。
9 W* J4 ]6 s! g( H/ k ● 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。
7 b9 S% y) m/ h; P ● 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。
# R0 _2 s2 i, ^$ P* S5 r ● 在低流速、非恒定流速情况下仍能获得高精度数据。 * J$ z* Q! }6 A K, |5 m7 ^
● 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。
0 J) Y- m9 B9 {. L3 z% p ● 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。 4 C; N9 w8 G! `7 M/ J
安装方式
6 E3 J& t. u. C" l" u" R 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。
. Z) ?" p0 E6 J- o6 Q , X' w- T; a. {% d o- t
◆ 水平式 ; l! @8 p8 K/ `8 I# I
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。 " k' F( u! J. n g
◆ 垂直式 # F5 e" M3 u }' p
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。
' r; M) D: X0 w9 M ◆ 底座式 8 ~; e% @/ U' t+ t' H* X7 t
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。 & [4 Q. C4 n" \7 d" s2 a, v: Y
现场案例
* m- \% f0 T/ P4 I
) P: Y* h8 }' W6 A. |; i6 Y5 Y5 U! e f2 H
/ `* ^# ?! S' D- o/ L! {. P5 [: t' Z
- i: S' X) y2 n* y
, ~6 h5 u" B k
|