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接觸式聲學多普勒(ADCP)在線測流系統

供稿:廈門辰邁智慧 2020/7/9 10:38:48

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系統概述

接觸式聲學多普勒(ADCP)在線測流系統

隨著大量水利工程的興建,水文站測驗河段的測驗條件發生了明顯的改變,尤其是水庫等蓄水工程的水文調節對大壩上下 游水文站的影響尤為顯著。為了獲得河道流量的變化過程,勢必要增加測量次數,加大工作量及經濟成本。在此背景下,急需實行流量在線監測以解決 水利工程環境影響的流量測量問題。

聲學多普勒(ADCP)在線測流系統是目前在線測流最成熟最可靠的測流方案之一。通過我司研發的流量測算與無線傳輸系統, 將ADCP采集到的水位與流速流量數據實時傳輸到用戶數據管理軟件平臺,實現河流斷面測流的無人值守與長期野外工作。采用ADCP在線測流系統通常用 于斷面資料豐富的天然河道或形狀規則、易于建模的人工渠道。

 

適用范圍

◆ 適合用于變動回水嚴重、河流條件復雜的水文站或工程施工中的臨時監測點、城市河流上進行流量測驗。

◆ 不適合于含沙量、波浪大、漂浮物多、暴漲暴落河流,儀器易受損。

測量原理

聲學多普勒(ADCP)測流傳感器是根據聲波頻率在聲源移向觀察者時變高,而在聲源遠離觀察者時變低的多 普勒頻移原理測量水體流速的,每個換能器既是發射器又是接收器。每個換能器發射某一固定頻率的聲波,然后接收被水體中顆粒物 (如泥沙、氣泡等漂浮物)散射回來的聲波。假定水體中顆粒物與水體流速相同,當顆粒物的移動方向是接近換能器時, 換能器接收到的回波頻率比發射頻率高;當顆粒物的移動方向是背離換能器時,換能器接收到的回波頻率比發射頻率低,發射頻率與回波頻率存在差值。

接觸式聲學多普勒(ADCP)在線測流系統

功能特點

● 聲波傳感器適合各種測量環境,操作方便快捷,不干擾水流,可減輕測流強度。

● 可以測出河底卵石間的過隙流量,這是傳統測流根本無法做到的。

● 能夠同時測量懸浮物濃度剖面,為計算河流輸沙率及泥沙遷移規律研究提供可靠依據。

● 可以自動消除環境因素的影響,自動鑒別測量數據質量,避免影響測量數據精度的不合理現象。

● 在低流速、非恒定流速情況下仍能獲得高精度數據。

● 實現自動和實時監控測量,而通常采用的河流流量測量方法,例如人工測船、橋測、纜道測量、涉水測量、走航式ADCP測量, 都無法做到自動和實時在線監測。

● 可直接測出斷面流層流速分布,且可通過軟件掌握斷面流速流量和流場的變化過程。

安裝方式

根據工作方式的不同,可將ADCP分為水平固定式、底座固定式、浮標垂直式。

接觸式聲學多普勒(ADCP)在線測流系統

◆ 水平式

水平式安裝在河流或渠道的岸邊,測得1~128個水層的流速分布,得到斷面平均流速,通過標準測量方法建立率定關系模型, 并結合已知的斷面資料得到過水面積,即可計算實時流量,常用于天然河道或斷面穩定易于建模的人工渠道。另還可以將ADCP安裝較為穩定的水面 漂浮平臺,向下發生聲波,測量垂線的流速分布,達到自動測流的目的。

◆ 垂直式

在浮標上安裝ADCP長期或間斷監測某一斷面代表垂線的流速,再同走航 ADCP資料對比分析,建立斷面流速與代表垂線ADCP流速的相關關系,分析其代表性及誤差,即可推求斷面流量, 適合水位波動較大的河流或潮位波浪變幅較大的海域中。

◆ 底座式

ADCP安裝在水底,由固定支架固定。這種方式適合自容式安裝方式,內部含有大容量的數據存儲設備, 可以保證測量數據的完整性存儲。這種ADCP本身不易晃動,能夠保證數據測量的準確性,這是它最好的特點。 另外它不受外界自然條件的影響,缺點就是不能直接將數據傳輸給用戶,實時性比較差。另外可以在人工水渠安裝并采用水下電纜傳輸, 實現在線監測,缺點是后期維護要求較高。

現場案例

接觸式聲學多普勒(ADCP)在線測流系統

審核編輯(王靜)
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