《走航式声学多普勒流速剖面仪河流流量测验技术指南》由会员分享，可在线阅读，更多相关《走航式声学多普勒流速剖面仪河流流量测验技术指南（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、走航式声学多普勒流速剖面仪河流流量测验技术指南前 言为了推广应用声学多普勒流速剖面仪进行流量测验,保证声学多普勒流速剖面仪在河流流量测验中操作的规范化及数据采集和资料处理的精度，为今后贯彻执行水利部水文行业标准“声学多普勒流速剖面仪流量测验规范”作好技术准备，我局特组织编制走航式声学多普勒流速剖面仪河流流量测验技术指南(简称指南)，供各单位在使用声学多普勒流速剖面仪进行流量测验时遵循和执行。本指南是在认真总结我局走航式声学多普勒流速剖面仪流量测验工作的实践经验，参考国内外有关使用经验和技术资料，针对需要解决的实际问题开展大量比测试验与研究工作，并广泛征求我局有关单位和专家意见的基础上编制而成。
2、鉴于本指南系初次编制，希望各单位结合走航式声学多普勒流速剖面仪流量测验实践和科学研究，注意积累资料，如发现需要修改和补充之处，请将意见和建议反馈技术管理处或水文技术研究所，以便今后改进、完善。指南解释：技术管理处指南主编：水文技术研究所指南参编：技术管理处长江水利委员会水文局二OO四年十二月二十日目 录1 总 则1451.1 目的1451.2 适用范围1451.3 有关标准和规范1451.4 基本要求、术语、符号和含义1452 仪器设备购置技术选型1452.1 声学多普勒流速剖面仪1452.1.1 选型1452.1.2 主要工作参数1462.1.3 应注意以下技术事项：1462.2 外接设备1
3、462.2.1 GPS1462.2.2 罗经1472.2.3 回声测深仪1473 仪器设备安装1473.1 声学多普勒流速剖面仪安装要求1483.2 外接设备配置要求1483.3 外接设备安装要求1493.3.1 GPS安装1493.3.2 罗经安装1503.3.3 测深仪安装1514 测验操作程序1514.1 仪器预检1514.1.1 声学多普勒流速剖面仪自检1514.1.2 设备检查1514.2 文件设置1524.2.1 数据文件名格式1524.2.2 设置通讯口1524.2.3 用户选项1524.2.4 单位1534.2.5 参考1534.2.6 配置向导1534.2.7 检查设置参数1
4、544.2.8 保存配置文件1544.3 设备集成检测1544.4 流量测验1554.4.1 测验记录1554.4.2 采集1554.4.3 垂线流速测验应满足下列要求1554.4.4 断面流量测验要求1554.4.5 检查原始数据1564.4.6 仪器检查与保管1575 资料整理与合理性检查1575.1 备份1575.2 资料整理1575.2.1 垂线流速1575.2.2 断面最大流速1585.2.3 断面最大水深1595.2.4 断面流量1595.2.5 其它水文特征1595.2.6 悬移质输沙率测验数据整理1595.2.7 为成果与现行相关技术标准的衔接积累经验和资料1605.3 合理性
5、审查1615.3.1 与流量测验、整编规范的要求一致1615.3.2 审查测验数据1615.3.3 审查成果1615.3.4 数据处理1626 测验成果质量控制1626.1 质量控制1626.2 报批制度1626.2.1 程序1626.2.2 比测报告的主要内容1636.3 声学多普勒流速剖面仪的检校1636.3.1 流速、流量与流向等项目的比测1636.3.2 比测条件1636.3.3 检校比测下列方法及要求1636.3.4 比测后的处置1646.3.5 比测时机1647 操作人员培训1647.1 操作人员的上岗条件1647.2 主要技术资料1657.3 培训要求1657.4 声学多普勒流速
6、剖面仪培训的主要内容1657.3.1 基本概念1657.3.2 流量测验原理和方法1657.3.3 技术分析方法1657.3.4 实际操作166附录一 声学多普勒流速剖面仪比测试验与开发研究(节选)167附录二 概化垂线流速分布幂指数计算方法181附录三 流动河床检测与河底“沙速”计算方法183附录四 岸边流速系数选择185附录五 底层盲区厚度计算187附录六 回放及处理功能及应用188附录七 声学多普勒流速剖面仪（ADCP）相关名词解释190附录八 测验记载表格式195走航式声学多普勒流速剖面仪河流流量测验技术指南1 总 则1.1 目的为规范我局走航式声学多普勒流速剖面仪的使用，确保测验资料
7、成果质量，为今后贯彻执行水利部水文行业标准“声学多普勒流速剖面仪流量测验规范”作好技术准备，特编制本指南。1.2 适用范围a) 本指南适用于我局应用多普勒流速剖面仪作为基本资料收集手段的流量测验工作。从事其他水文勘测工作可参照执行。b) 本指南的内容及要求适应于走航式声学多普勒流速剖面仪流量测验。其他如水平式、定点式、缆道牵引式等声学多普勒流速剖面仪流量测验可参照相关的内容和要求。1.3 有关标准和规范使用声学多普勒流速剖面仪进行流量测验，除参照本指南外，尚应执行国家现行有关标准和规范。1.4 基本要求、术语、符号和含义指南中有关水文测验的基本要求、术语、符号和含义均遵循国家现行有关标准。2
8、仪器设备购置技术选型2.1 声学多普勒流速剖面仪2.1.1 选型根据测验河段水文特性、测站特征和水深、流速、含沙量等水文要素特征综合考虑，尽量选择适用范围大的型号。2.1.2 主要工作参数选型时参考的主要工作参数见表2-1-2。表2-1-2 各型声学多普勒流速剖面仪的工作参数系统频率(khz)1200600300150最小盲区(m)0.50.512最大工作水深(m)2060160300最大流速根据测流模式设定,最大为20m/s测验单元个数根据需要设置，可多达128个2.1.3 应注意以下技术事项：a) 工作参数中最大工作水深是理想条件下的指标。所谓理想条件是指水体中含沙量较低的情况。随着含沙量
9、增大，其实际工作水深会减小；b) 高含沙量的影响与声学多普勒流速剖面仪的频率有很大关系。频率越高，声波穿透能力越差，对含沙量越敏感；频率越低，声波穿透能力越强，对含沙量越不敏感；c) 对大部分河流，高含沙量的影响可能使底跟踪和水深测验失效，这是因为声学多普勒流速剖面仪根据回波强度沿深度变化曲线在河底处突起的峰值来识别河底。由于河底沉积物介质密度较高，当水体中含沙量较低时，通常河底处的回波强度会大大高于水体中颗粒的回波强度。然而当水体中含沙量高到一定程度，水体中颗粒的回波强度会增大到与河底处的回波强度相接近，这时回波强度沿深度变化曲线在河底处不出现突起的峰值，声学多普勒流速剖面仪不能从该曲线上识
10、别河底的位置。2.2 外接设备由于长江内河河流水文特性、测站特征及水文测船材质(一般为铁质测船)等因素综合影响，声学多普勒流速剖面仪流量测验时，需要配置相应外接设备。测站应根据具体需要，准备下列仪器设备。2.2.1 GPS为保证利用GPS（全球卫星定位系统）测定船速的精度，GPS应满足下列要求：a) 测验精度至少要达到亚米级，并具有差分功能；b) 使用RS232或RS485接口；c) 标准协议：NMEA0183。2.2.2 罗经为消除铁质船对声学多普勒流速剖面仪磁场的干扰影响，保证测流准确性和测验精度，应配置满足下列要求的外接磁罗经或电罗经。a) 航向0.5（Dip50）；1.5（Dip75）
11、；重复性：0.3；分辨率：0.1；b) 横滚和俯仰范围：40；精度：4（倾斜小于20）；6（倾斜大于20）；重复性：2；分辨率：0.1；c) 磁场动态范围：最大1.0Gauss(0.5Gsuss范围) ；分辨率：1mGauss(0.5Gsuss范围) ；d) 接口串口：RS232或RS485；标准协议：NMEA0183。2.2.3 回声测深仪为解决高含沙量条件下底跟踪和水深测验失效问题，应配置满足下列要求的外接回声测深仪。a) 水深测量精度满足水文规范要求；b) RS232或RS485接口；c) 标准协议：NMEA0183。3 仪器设备安装3.1 声学多普勒流速剖面仪安装要求a) 设计具有一定
12、灵活性、易于仪器安装及仪器快速升降或离开水面的仪器安装架；b) 安装架必须牢固，经相关计算，应能够承受测船航行时水流所产生的冲击；c) 应保证安装位置受船体摇摆影响较小。船体摇摆幅度不超过5范围的测验河段，宜安装在测船头部或穿透船体的井内；摆幅较大时，应尽量安装在测船重心处；d) 在保证航行安全条件下，离含铁物体(如铁船体、铸铁组件或发动机等)距离不应小于1.0m；e) 换能器应垂直安装，正向(一般为换能器3箭头的指向)指向船头，应尽量与测船中轴线平行；f) 测验时的换能器入水深度一般不宜小于0.5m，以避免露出水面、发生空蚀现象。但换能器入水太深，会引起较大表层盲区。表层盲区厚度变化，主要取
13、决于换能器入水深度和仪器频率。不同入水深度、频率与表层盲区大小关系参考值，见表3-1。3.2 外接设备配置要求a) 采用声学多普勒流速剖面仪进行流量测验，测站应根据河段水文特性、河底走沙程度及测船质性（铁船、木船）等条件，参考图3-1的示意要求，配置相应外接设备；表3-1 表层盲区大小试验实测参数成果表 单位：m300Khz型600Khz型探头入水深表层盲区探头入水深表层盲区0.32.400.31.240.52.700.51.400.72.950.71.550.93.100.91.601.03.151.01.641.13.201.11.651.23.251.21.70说明：表中数据根据试验实测
14、数据统计；300Khz型测量单元厚度1.01.05m；600Khz型0.52m。图3-1 声学多普勒流速剖面仪外接设备配置要求b) 铁质测船无论何种条件下，都必须外接罗经（电罗经或磁罗经）设备，否则会引起较大的流速流向测验误差；c) 经比测试验，当河底床面泥沙输移速度VS0.2m/s时，采用“底跟踪”方式测得的流量与流速仪法流量的相对误差超过5%。为保证测验精度，必须外接GPS设备；d) 当河底床面泥沙输移速度VS0.2m/s时，可不外接GPS设备，利用“底跟踪”方式测验。为保证测验精度，应根据本测站流量比测成果，进行误差分析，即声学多普勒流速剖面仪“底跟踪”方式四个单次的平均流量与流速仪法一次流量的相对误差不应超过5%；e) 河底床面泥沙平均输移速度VS检测与计算方法见附录三。3.3 外接设备安装要求3.3.1 GPS安装
