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1、河流流量在线监测技术及应用案例,海洋环境监测技术交流会 2016.11.23,2,广东佛山马口水文站 河宽 550米,感潮河道，潮流共存,3,长委重庆北碚水文站 河宽 220米,山溪性河流，水位变幅大,4,浙江平湖青阳汇水文站 河宽 100米,平原水网通航河道，流速缓慢,5,浙江宁波水文站 河宽 150米,入海口潮汐河道，双向流速,6,浙江嵊州水文站 河宽 300米,受下游水工建筑物影响,多普勒流速仪作为天然河道流量在线监测 仪器，已经成为国际、国内普遍的共识 利用声学多普勒频移原理测量水流流速 通常简称为 ADCP 适用于固定安装、固定断面的流量实时在线监测同样适用于常规测验困难、受工程影响
2、测流断面 选型：水平（侧视）、 垂直（座底） 取决于现场断面的工况,多普勒流速仪应用,走航式：适用于巡测、固定断面、突发事件测流的需要，灵活，不需率定和校正 固定式：适用于固定断面流量实时在线监测适用于常规测验困难、受工程影响测流断面 手持式：适用于枯期河道、湿地、突发事件时流量快速测量等，灵活和简便,ADCP 三种不同的应用场合,最大特点在于能够自动测量和实时测量 而通常采用的测验方法，都无法做到自动和实时,固定式多普勒剖面仪 - SL 1,？,固定式多普勒剖面仪 - SL 2,为了做到自动和实时，流量在线监测采用间接测量断面平均流速的方法 测量水平某层或垂直某条垂线的平均流速 采用率定方法
3、（指标流速法），建立SL实测流速与断面平均流速之间的相关关系,固定式多普勒剖面仪 - SL 3,指标流速法假设：某一部分流速与断面平均流速存在着固定并唯一的关系,指标流速法技术在水文系统的广泛使用 转子式流速仪测点流速 Vs 垂线平均流速,固定式多普勒剖面仪 - SL 4,美国地调局的经验，几百米宽河流，仍然可以采用几十米内的水平平均流速作为指标流速 测量实际的水位（水深），通过预置的断面几何尺寸，由软件计算出断面面积 实时瞬时流量 断面平均流速 断面面积,固定式多普勒剖面仪 SL 5,采样单元是否有代表性，是正确应用的关键之一 通常河流的主槽最具有代表性 软件多流层功能可以用以分析 在仪器测
4、量范围中选择最合适的单元大小 不应包含回水、紊流部分,固定式多普勒剖面仪 - SL 6,保证无障碍的通道，是另一个关键 传播路径上障碍物会影响流速数据 发射的超声波是一个锥体，有一定的指向角 对河道水深有一定的要求 SonTek 探头指向角 1.4，纵横比 1:2040,固定式多普勒剖面仪 SL 7,经过比测和率定，才可获得在线和实时的流量 固定式多普勒剖面仪实测的是代表流速 指标流速 建立指标流速与断面平均流速之间的关系，需要率定 不同的流速或水位情况下进行同步比测 对数据进行回归分析，得到 关系曲线或回归方程,16,广东佛山 马口水文站 2006.4 2006.8 潮汐河段 Vm = 1.
5、039 Vi + 0.104,在线流速仪的“困惑” 1,在线流速仪不是 万能 的，有很多使用限制 水深与河宽比例的限制 纵横比 水位变幅的限制 不正常流态分布的限制 断面变化频繁的限制,在线流速仪的“困惑” 2,率定工作比较复杂（规则断面除外） 需要采用走航式流量计的同步比测 比测点一般在20个点以上，覆盖高、中、低流速 采用回归分析的方法，确定率定公式 率定关系线需通过三线检验，精度符合规范要求 率定周期较长,SL 的选型,三种规格：SL30003G, SL15003G, SL500 主要技术指标 水平最大测量范围：5米，20米，120米 水深最大测量范围：5米，10米，18米 最大流速：7
6、 米/秒 6 米/秒 选型取决于河道断面的宽度、水深,SL 的配置,主机 电缆线 基本配置 10 米，可订购最长100 米 雷击浪涌保护器 SPF 1500 顶端和底端，组成一套 南方多雷雨地区必配,获得好的数据 1,符合条件的断面 顺直河道 稳定流 好的安装 安装点位置 安装高程,水平式 的安装 1,安装位置的选择 安装在河岸边或支架上 桥墩或其它建筑物侧壁上 安装的位置处于河道顺直、稳定的河段 安装位置的水层，有较好的代表性，避开有回流的地方,水平式的安装 2,安装时的注意事项 安装高程要根据具体情况而定。基本原则是使SL位于水深的0.6处 离水面或渠底最小距离，不同频率的SL也不同，根据
7、 1:2040 的比例原则 用 SonTek 自带软件的波束诊断功能，检查声波路径是否有障碍物 两个声学传感器位于同一水平面上。同时要注意主机底面必须垂直，以保证波束为水平发射,获得好的数据 2,好的设置 采样历时的选择 采样单元范围的选择 好的维护 探头周围防止遮盖物 采样单元路径没有障碍物,SL 的优势,最小的指向角 1.4 内置流量计算功能 内置罗盘/倾斜计 换能器的抑制旁瓣干扰功能 率定软件 - FlowPack 安装高程要根据具体情况而定。基本原则是使SL位于水深的0.6处,SL 3G 的优势 1,采用智能脉冲功能 SmartPulse HD 可显示和输出 128 个剖面单元 二套水
8、深测量传感器，并自动定期校正能 新的操作软件，可实时显示流速等数据 在测量时，可提示访问存储器和下载数据功能 可输入 200 个断面点 完善的自检功能，露出水面时自动停止发射,SL 3G 的优势 2,配有 4 GB 的内存，可存储 1 年的数据 RS-232，SDI-12，Modbus 的输出格式 可实时查看数据并下载，而不中断数据采集 多个 SmartQC 智能质量控制功能，提示测量点潜在问题 由状态码查找 强大的回访和数据分析、图表的功能,座底式 IQ,I 智能 Q 流量 座底式安装多普勒剖面仪 测量水深（水位） 测量流速 计算流量和总水量 有三种型号 标准型 增强型 管道型,IQ 的亮点
9、 1,沿轴线波束 （下游）,沿轴线波束 （上游）,斜向波束,安装支架,通讯电源 连接插座,温度传感器,水位测量 垂直波束 压力传感器,斜向波束,超薄、流线型设计（2.8cm 高） 5 个超声波探头（3 MHz） 1个测深探头 4个测速探头 4 GB 内存 低功耗,IQ 的亮点 2,可测量的最小水深 8 cm 智能功能 SmartPulseHD 安装简单，几乎不需要工程 多种接口 RS232SDI-12Modbus 测量精度大大提高 测深精度：垂直波束和压力传感器 测速精度：4个探头，测量垂直和水平剖面流速,IQ 的应用,IQ - 小型渠道 IQ+ - 较深渠道、天然河道 用于梯形的规则渠道 管
10、道型 IQ - 管道的量水,IQ Software Smart Page,IQ SmartPulseHD 技术 30 秒 采样历时平均值,SW 普通多普勒技术 60 秒 采样历时平均值,IQ 的表现（流速剖面）,只需将装有IQ的安装支架，用两个螺栓固定在渠道中心线处即可（如图） 用户可以根据流向确定仪器安装板插槽的方向 超低功耗可使用较小的太阳能板和电池供电 配合简单支架，也可实现便携式测量,IQ 的安装,应用案例,牛栏江-滇池补水工程调水末端出口水质水量自动监测站 IQ安装于出水口渠道中，实时监控渠道中的水流流量 该渠道设计内尺寸为3.74m (宽) 4.3m(高)，设计流量约 23 m3/
11、s 采用不锈钢支架+导轨的形式安装于出水口渠道底部,IQ 应用中的新创意 IQ On a Stick 在环保行业中的应用 FlowTracker 已经成为环保行业测流工具 FT 现场使用有不足之处 IQ 更适用于 非涉水测量 IQ 可以直接显示 流量和水量,便携式 IQ 1,便携式 IQ 2,成都第一污水处理厂,率定,采用走航式 ADCP，不同流速级同步测量 走航式 ADCP 可以获得流量、断面面积 断面平均流速与指标流速的回归分析 关系公式和断面形状输入软件中 SL 自动计算实时流量,走航方式多普勒剖面仪 M9/S5,目前世界上最先进的走航式 ADCP 全自动的测量过程，一键操作 直接输出流量、断面面积、断面平均流速 专为河流流量测验设计的全新 硬软件 多频 智能,42,谢谢 欢迎交流和赐教,问题？,赛莱默分析仪器 陈耀祖 首席水文应用专家,
