|
9 a7 A' k, e$ j, i% q0 ~5 q
系统概述
/ z9 ~0 Q5 u9 c [, ]' V9 }3 Y - k! r0 Y/ [* }4 ?" Z& l0 Y) a' F! `
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 H. u! ?: ~ {) Z3 W) Q
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。
' u" c4 q* @ p% i0 i1 Q 适用范围
% o3 O, ~( x- z u/ b3 w7 A ◆ 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。
3 K0 X, K# `3 ~! T; _. o. ]/ D ◆ 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。
, a1 x. `3 Q8 n/ ?7 f2 n# ~' @% S6 _$ w, V 测量原理
7 r: K9 ^: W2 F2 @- 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。 * R& i3 r/ V) z' U0 \9 ]7 k
0 u: A: F! ~ _: m3 z& K& d( A 功能特点 ) Z2 i5 g/ F0 p2 n
● 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。 & Q& g3 n' H; p' q
● 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。 . S1 Q; |. ^/ ]2 `. a& V5 P
● 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。 ' Q0 {8 G6 L: l! h9 A' 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。
9 ?- I6 u% v! {% F4 ? ● 在低流速、非恒定流速情况下仍能获得高精度数据。
: W) `( n$ q) n ● 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。
7 Y1 e' U6 N9 p: r: h: ?. v ● 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。 7 S' a6 C# R+ H& O
安装方式 . `# T, R6 J. L7 M& f( a1 ?4 @
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% k7 W: z6 r+ ~
* g: d& g, t% D. x( I0 F# p ◆ 水平式
" Q0 ]4 z, D' C3 {% z 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。 1 @- |0 C& k3 c" I% T
◆ 垂直式 3 ~) m# d* g+ f: F- ^! S6 J
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。
, w2 c! W; x' P' d5 U ◆ 底座式
9 _ j) o. D0 f5 @5 `/ g 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。 ( r" |- i% K$ A5 h& L# \! |
现场案例
( V8 g5 E y9 _ ( Y9 U& F2 A4 k9 w7 J1 V' r z- s
: H1 k7 u4 g$ D5 m; S% U
) \# x$ R& H6 ^2 |& H5 C0 e8 ^
; q3 z$ e* T! k0 q9 a0 j
$ M1 o0 c9 ~$ ]( D7 B5 R' N | 
