OBS浊度标定与悬沙浓度误差分析VIP免费

第２7卷第4期２００8年12月OBS浊度标定与悬沙浓度误差分析张文祥，杨世伦（华东师范大学河口海岸学国家重点实验室，上海200062）摘要：利用光学后向散射浊度计OBS-3A，在长江河口南槽进行大小潮周期连续观测。利用OBS室内和现场浊度标定，计算不同潮时OBS观测悬沙浓度相对误差，并对影响其观测精度因素进行分析。主要结果有：（1）现场OBS标定R值比室内标定偏低，但也在0.8以上；（2）大潮平均相对误差值变化比小潮大，在悬沙浓度低于1.5kg/m3条件下，大小潮悬沙浓度平均相对误差都在15%以下；（3）悬沙粒径大小是影响OBS观测精度的主要因素，生物、泥沙颜色、水色和水中气泡等因素也对观测结果产生一定影响。关键词：悬沙浓度；OBS；浊度标定；相对误差；悬沙粒径中图分类号：P716文献标识码：B文章编号：1003-2029（2008）04-0005-04海洋技术OCEANTECHNOLOGY收稿日期：2008-08-02基金项目：河口海岸学国家重点实验室科研业务费技术开发课题（2008JSKF07）；上海市科委重大科研计划资助项目（07DJI4003）.作者简介：张文祥（1966—），男，辽宁喀左县人，博士，主要从事河中海岸沉积动力过程及现场观测技术研究。Vol.27，No.4Dec，20081引言河口悬沙浓度变化是径流、潮流和波浪等因素相互作用的结果。其大小及变化直接影响悬沙的集聚与输运、河口潮滩湿地的冲淤、拦门沙的形成与演变、海岸工程设计与防护、生化过程及污染扩散与聚集等。目前，研究悬沙浓度变化方法主要有两种，即传统方法和现代方法。传统方法是现场采样（三点或六点法），然后对水样进行过滤、称重计算悬沙浓度，这种方法是原始，也是最准确的方法，但仅能得到某几层深度、一定时间间隔、离散的悬沙浓度数据。近年来，利用光学与声学仪器等现代悬沙浓度观测方法，其效率有很大提高，可获得具有较高时空分辨率、实时动态变化悬沙浓度信息。但光学仪器直接观测的是浊度，声学仪器直接观测的是声强信号，只有通过标定后，才能转化为悬沙浓度。所以，光学、声学仪器标定是准确研究悬沙浓度变化的关键环节。本文以光学后向散射浊度计OBS-3A（OpticalBackScattering）为例，对OBS浊度进行室内与现场标定、悬沙浓度相对误差计算及影响因素分析。OBS进行悬沙浓度观测，其原理是光束通过含沙水体被吸收、散射后，剩余的透射部分的光通量符合消光散射定律，其影响因素主要有光的波长、泥沙粒径大小及颗粒的折光系数等。它通过接收红外辐射光散射量观测悬浮颗粒，通过建立水体浊度与实测悬沙浓度之间的相关关系，进行浊度转化，从而得到OBS观测的悬沙浓度。OBS已广泛应用于悬沙浓度变化观测研究中[1-10]。Xu（1997）在美国北卡罗莱纳州典型和极端的水流和波浪等不同的动力条件下，对OBS标定方法进行了分析与验证；Sutherland（2000）指出悬浮物粒径、浓度大小和悬浮物的颜色深浅等，对OBS观测值的影响较大。Bunt等（1999）指出，悬沙粒径变化会使OBS观测值产生很大的误差。Andrea等（1995）在俄勒冈州（Oregon）San海滩（SanMarineBeach），利用OBS和流速仪观测近底层悬沙变化与并进行了悬通量计算。在长江河口，薛元忠等（2001，2004），对光学后向散射浊度计的测量原理及校正等进行了一定的探讨。利用光学仪器研究悬沙浓度的变化，国内外专家与学者进行了不同程度的研究，但主要集中在影响因素上，对河口悬沙浓度的野外和室内标定对比和误差分析，特别是对长江河口[1-2]的应用与研究，还有待进一步深入。不同河口地区，不同时期，仪器标定结果和影响因素有很大不同；同一河口的不同地区，也会有较大差异[2]。对于同一河口、同一地区、不同潮时，对OBS观测精度的研究，国内文献还未见报道。所以，对特定河口、特定地区、不同潮时，对OBS进行悬沙浓度现场与室内标定对比、误差及影响因素分析十分必要，可为海岸工程设计与防护部门、沉积动力学研究悬沙浓度的变化提供借鉴与参考。本文利用OBS-3A对长江河口南槽九段沙附近进行现场观测，主要目的：（1）对OBS-3A的室内和现场标定结果进行对比，利用现场标定结果计算OBS观测的悬沙浓度，并计算与实测悬沙浓度的相对误差；（2）对影响OBS观测精度的因素进行分析，指出其不足及应...