ＡＤＣＰ在水文流量测验中应用分析论文

ＡＤＣＰ在水文流量测验中应用分析论文 摘要：介绍 ADCP 基本原理及流量计算方法，通过 ADCP 与管道流量计同步测流进行对比，并与常规方法进行测深、测速比测试验，分析比测资料，进行参数修正，提高该仪器测验精度，以达到正式投入应用的目的。 关键词：ADCP；流量测验；测深；测速；比测试验 1ADCP 基本原理及流量计算 1．1 基本原理 ADCP 实际上应是一个包括：（1）ADCP 换能器（4 个探头）；（2）操作软件系统；（3）计算机及连接设备等 3 个主要部分组成。利用声学原理，ADCP 向水体发射一个（一对或一组）声脉冲，这些声脉冲碰到水体中悬浮的且随水体运动的微粒后产生反射波，并记录发射波与反射波之间的频率改变，这个频率改变即称多普勒频移，可据此计算出水流相对于 ADCP 的速度。同时，还向河底发射底跟踪声脉冲，测出 ADCP 安装平台（测船）的运动速度以及水深，然后将水流相对速度扣除船速得到水流的绝对速度。 按多普勒频移方程： Fd＝2FV／C（1） 式中：Fd——多普勒频移； F——发射频率； C——超声波在水体中的传播速度，与温度、含盐度有关； V——水流的运动速度。 从公式可知，发射频率 F 为已知，只要测定声速 C 和频移Fd，即可求出水流速度。 DR0300 型ADCP主要技术指数如下： 工作频率：307．2kHz； 换能器发射角：20°； 测速范围：±0．01～±10m／s（水平方向）； 速度分辨率：0．25cm／s； 测深范围：8．0～130m。 1．2 流量计算 ADCP基于如下的公式计算流量： QADCP=su•ξds（3） 式中：QADCP——流量； S——河流某断面部分面积； u——河流断面某点处流速矢量； ξ——作业船航迹上的单位法线矢量； ds——河流断面上面积微元，由下式确定： ds=|Vb|•dz•dt（4） 式中：dz——垂向长度微元，z 自河底起算； dt——时间微元； Vb——船速矢量； ｜Vb｜——作业船速度（沿航迹）。 将沿航迹的断面离散为 m 个微小断面，则公式（3）可以写为： QADCP=∫T0∫ Ｈ0u•dz•ξ|Vb|•dt=∫Ta∫Ｈ0cu×Vb•k•dzdt=∑mi=1［（V×Vb）•k］•HiΔt（5） 式中：T——航行时间（跨断面）； Hi——在 i 测量微小断面处的水深； m——断面内总的微小断面数目； Δt——相应于测量微小断面的平均时间； k——...