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系统概述
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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。
: A/ K7 F/ W. r4 v: ?" 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。 ( N1 V J3 K6 k
适用范围 4 L k" T1 L, O; u$ c
◆ 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。 8 P# _5 g: p3 L5 C) o3 A2 @/ e W! ]
◆ 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。
8 S5 r7 v. ~4 e6 `# C5 H 测量原理 ( g4 C e6 o1 y$ u9 c1 b
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。
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功能特点 8 e1 s; Y9 e1 [) M* } O
● 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。 1 \) e6 ]6 u3 `& x# Y
● 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。
( l& O4 H: X' s ● 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。 9 E- u9 Z A. \; S
● 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。 : u' R* D. i8 T+ Z# U
● 在低流速、非恒定流速情况下仍能获得高精度数据。 , a. e6 K2 o8 w5 V. L! V
● 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。 1 x' P6 b5 H) X5 v D! K j
● 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。
: F: o7 ^2 }8 G. F: B 安装方式
3 Q4 c) A( c; } s 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。
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◆ 水平式
, Y& ^- D' [2 v8 _ 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。 - x9 V0 X+ l+ P0 Z9 z7 J8 D8 r- O
◆ 垂直式 2 y% I) h2 f0 o
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。 ! s6 m9 O; t2 c* N& g7 M
◆ 底座式 1 A2 Q5 l' e2 I, F/ O3 U% 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。
6 C$ g2 L: I I. K0 u 现场案例 3 G7 I) w- A" c' b G
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