應(yīng)用聲學(xué)多普勒流速儀在水文流量測驗(yàn)工作中的比測研究.docx

1、文章編號(hào)：1007-7596（2008）05-0003-02應(yīng)用聲學(xué)多普勒流速儀在水文流量測驗(yàn)工作中的比測研究李闖），王茜2,熊偉'（I.大興安嶺水文局.黑龍江加格達(dá)奇165000；2.佳木斯水文局，黑龍江佳木斯154002）摘要：為提高大興安嶺地區(qū)的水文測報(bào)能力，在大興安嶺地區(qū)的5處水文站進(jìn)行了汛期流畋的比測研究。比測研究采用rsontek公司生產(chǎn)的1.2MHz河貓MIM-ADP進(jìn)行實(shí)測，并與常規(guī)機(jī)械式旋漿式流速儀的實(shí)測資料進(jìn)行比對(duì)。比測研究的目的是通過聲學(xué)多普勒測流技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械式流速儀測ht技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，推證聲學(xué)多普勒割面流速儀流缺,我的精度，推廣應(yīng)用聲學(xué)多普勒測流技術(shù)在超標(biāo)準(zhǔn)

2、洪水期及正常汛期的使用方法。關(guān)鍵詞：聲學(xué)多普勒流速儀;水文流批測驗(yàn)；比測試驗(yàn);成果比較中圖分類號(hào):P332文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A近年來,ADP作為新型儀器越來越多的應(yīng)用于江河的水文流量測驗(yàn)工作中。利用ADP在江河開展流量測驗(yàn)，可極大地編短測流歷時(shí)，提高測驗(yàn)精度；用于水文巡測，可以解決巡測線路上多站的流量測驗(yàn)，減少了單站的設(shè)備投入和日常維護(hù);特別是在復(fù)雜水流條件下的流雖:測驗(yàn)，可以解決以往傳統(tǒng)水文測驗(yàn)難以解決的難題（如：橋上測流、水庫溢洪道測流、流向不穩(wěn)定非恒定流條件下的流量測股等），使得流最測驗(yàn)工作取得新突破。但是ADP在測驗(yàn)方法與精度控制上與常規(guī)測驗(yàn)有一定的誤差，因此進(jìn)行必要的ADP測流與常規(guī)測驗(yàn)設(shè)

3、禹測流對(duì)比觀測，結(jié)合聲學(xué)多普勒測流規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，開展ADP技術(shù)針對(duì)性的應(yīng)用研究,對(duì)ADP測驗(yàn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累.具有十分互要的意義。1儀器設(shè)備及參數(shù)的選定1.1常規(guī)測流設(shè)備常規(guī)測流設(shè)備選用LS25-1流速儀進(jìn)行測流。測流方式主要為纜道、船測、橋測，均采用精測法測流。1.2聲學(xué)多普勒流速儀選用sontek公司生產(chǎn)的1.2MHz河貓MINI-ADP進(jìn)行測流，主要技術(shù)參數(shù)的選定均嚴(yán)格按照SL337-2006聲學(xué)多普勒流仙測驗(yàn)規(guī)范要求進(jìn)行。2比測試驗(yàn)2006年以來，大興安嶺水文局分別在加格達(dá)奇、新林、固其故、塔河、呼瑪5處水文站分不同水位級(jí)及水流漲落情況進(jìn)行了11次ADP與轉(zhuǎn)子式流速儀實(shí)測流址對(duì)比觀測。每站均

4、先完成流速儀實(shí)測流量，然后進(jìn)行2個(gè)測回的ADP實(shí)測流址工作。為保證對(duì)比觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確真實(shí)，均選用無測流白區(qū)、紅藍(lán)綠三波束信號(hào)好的ADP測可數(shù)據(jù);而流速儀測流也嚴(yán)格按照測驗(yàn)規(guī)范要求，根據(jù)各站不同水深和斷面情況,采用精測法進(jìn)行測流。流量比測主要水文要素情況統(tǒng)計(jì)見表"表1流比測主要水文要素情況統(tǒng)計(jì)表測站酎何天弋及風(fēng)力水位級(jí)情況木面屈伏度方式ADPft浪方式ADP3NR波速儀測it歷時(shí)M格達(dá)奇%低平水小錐水2100*2DCP.ro.15多云sflA小船凋2100>加格達(dá)奇W0?.10M中平水4、韁通船體注水2!0(k碰6】95級(jí)風(fēng)中落水較大第體注水4100<imoaMR4級(jí)風(fēng)高漲

5、水大船第弟體注水2IOO>3I606i19RA播水大買體注水gIOO»，俐橋joorn*陰2»XA小船體注水2100»3比測成果ADP和流速儀實(shí)測流量的成果見表2。3.1流量成果比較為保涯對(duì)比觀測的精度，常規(guī)流址測驗(yàn)均采用精測法,而ADP走航式流量測驗(yàn)均符合SI337-2006規(guī)范的各項(xiàng)技術(shù)要求。經(jīng)過對(duì)其中符合比測資料分析的7組數(shù)據(jù)的研究,ADP數(shù)據(jù)均略小于并接近轉(zhuǎn)子式流速儀的實(shí)測流量數(shù)據(jù)。而ADP實(shí)測的流量略小于流速儀實(shí)測的流量，主要是因?yàn)锳DP的流速和流向是完全垂直于斷面線的,轉(zhuǎn)子式流速儀測得的垂線平均流速不一定完全垂直于斷面。按現(xiàn)行測驗(yàn)規(guī)范，流向偏角不

6、超過10°,可不做偏角改正。因此，沒有經(jīng)過流向偏角改正的流速會(huì)大于或等于實(shí)際的流速。收稿日期12008-01-28作者簡介李闖（1978-）,男，黑龍江湯原人，工程加王趴1979-）,女，黑龍江佳木斯人，助理工程師；熊偉（1973-）,男，黑龍江加格達(dá)奇人，技師。3.2誤差分析經(jīng)過對(duì)ADP與流速儀的誤差分析計(jì)算，總體來看，其中7組的比測資料相關(guān)性較好，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差一般在4%以內(nèi)，而且對(duì)7組比測數(shù)據(jù)做誤差回歸分析，也呈很好的線形分布。而另4組比測資料受波浪、流速、水質(zhì)等因素影響，相對(duì)誤差遠(yuǎn)大于允許誤差范圍，無法做系統(tǒng)誤差分析，給予舍棄。誤差分析統(tǒng)計(jì)見圖1、表3。表2ADP和流速儀實(shí)測流最

7、成果表ADI»ADP走景式©體是相射否果用快差1finv.松浪/«/m5»-方法Oft水位水位綴監(jiān)數(shù)據(jù)/靜r-l標(biāo)=I(Q-Q,)/。xioo%&,=相對(duì)誤差Se=(l/V-2)x£(0c-0)/0jS式中:&為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差;N為測次總數(shù);0c為單次ADP實(shí)測流貴;為單次流速儀實(shí)測流量。經(jīng)計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)差Se為1.98%。隨機(jī)不確定度X/=3.96%。相對(duì)誤差均值(系統(tǒng)誤差)&=-1.45%計(jì)算后的標(biāo)準(zhǔn)差與系統(tǒng)誤差均符合SL337-2006聲學(xué)多普勒流量測驗(yàn)炭范6.2.3要求。1加格g2W.®1597.31低31.5

8、31.2X-0.95ft2WKtt99.46低51.250.9X-0.59a3達(dá)奇3W.OT.I097.98中59.259.1X礎(chǔ)-0.17ft4泌619100.9中4244】5注水?dāng)y倉船體-2.12a59)林99.29A486479注水-L44漪倉塔河Mb(hl997.85401船體注水*倉并負(fù)5KG礎(chǔ)-2.24側(cè)站說謎儀實(shí)溜ADP實(shí)相只很差(系統(tǒng)««)標(biāo)心s.不定度X=2Sean斯面QoHKffiifti就*達(dá)帝31.520CQ6i2l31.2-0.95-1.451.983.96困K故2007.W.1551.220006lIS50.9-0.59達(dá)奇XU7.OT.10W.

9、21999.7.3591-0.17a2006.6)9424ITO.7.7415-112486I9»."479-1.44塔河20處低1940)IW.&2I392-2.24呼均橋XttkOti26769I9W7.16749-2.60表3流速儀與ADP流量實(shí)測對(duì)比分析表300&(b269213749船體注水-2.6ft300&&I9100.9船體注水3/1倉位-14.86塔村9785401346船體注水10200S06il997.85船體注水1/2倉位-16.7塔河97.85A無奇3XR06iW401-24.9-咯、堤彘林dQY4經(jīng)驗(yàn)適合在測橋下游

10、人工拖拽ADP測流，流量數(shù)據(jù)與常規(guī)橋測設(shè)備所測的流魅數(shù)據(jù)滿足系統(tǒng)誤差要求,符合水文工作要求，一旦橋測設(shè)備出現(xiàn)故障，可作為備用方案測流。適合纜道懸掛測流，一旦纜道信號(hào)器出現(xiàn)故障，可作為備用方案測流。為解決ADP受波浪起伏度的影響，尤其在中高水測流過程中，不但需要對(duì)ADP承載船體注潢水，還要加鉛魚等配重來保證船體的穩(wěn)定，這樣才能夠保證ADP在施測過程中避免測流盲區(qū)的出現(xiàn)。否則受波浪起伏度影響，水質(zhì)渾濁，將導(dǎo)致測流成功率低，誤差大。經(jīng)過分析對(duì)比,發(fā)現(xiàn)當(dāng)河道波浪起伏度較大和水質(zhì)較混濁時(shí)，對(duì)比誤差較大。如固其故和塔河高水期間所對(duì)比施測的流破，雖然盡可能的對(duì)ADP承載船體進(jìn)行了配重，但仍有很多比測資料超出允許誤差范圍。sontek公司生產(chǎn)的MINI-ADP系列的承載船體注排水十分費(fèi)事。在使用過程中，排空船體的水就需要近Imin的時(shí)間，需對(duì)注排水設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)。5結(jié)語通過多次ADP與流速儀的比測應(yīng)用試驗(yàn)，研究成果表明，在成功的比測資料范圍內(nèi)，最大相對(duì)誤差為-2.6%,系統(tǒng)誤差為-1.45%,隨機(jī)不確定度為3.96%,達(dá)到了國家一類水文站的測量精度要求。ADP作為一種先進(jìn)的測流儀器，不