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ADCP 位置选择指南
发布时间:2020-09-16

位置选择是常被忽视的导致误差或问题的来源之一

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利用声学多普勒流速剖面系统测量河流流速和流量时,或许可以在仪器操作、安装等方面准备得很全面,但如果选择的位置违背了 ADCP 河道测量的基本假设,将无法获得精确的数据。

选择测量位置时,目标是测量出能代表河道的平均流速。理想情况下,应有一段适当长度的平直河道,以避免因河道弯曲、水中障碍物、流入量、流出量等引起的流动干扰。一般我们建议测量或安装位置应位于任何流动干扰源的上游和下游至少5-10个河道宽度处,这样可保持充分的线性距离,从而使任何湍流、涡流、上升流、回水效应等均能形成均匀而稳定的水流。河道的植物生长及水底地形会影响流动条件,同时在水面之下可能存在某些不可见的流动干扰源。


下面列出了使用多波束声学多普勒流速系统时的相关考虑。

01均匀条件


多波束声学多普勒流速测量系统的一个基本假设是各波束的测量条件是相似的,因此通过各波束的流速均值将提供准确的平均流速。


02空间平均


使用诸如 RiverSurveyor S5/M9、SonTek-SL 和 SonTek-IQ 等多波束声学多普勒水流测量系统时,测试记录的速度是各个声学波束测量的速度的平均值,这些波束非常狭窄。

所记录的流速近似于由 2、3 或 4 束波束测得的流速计算出的空间平均值,并且平均面积随距系统距离的增加而增加。

SonTek 系统的离轴波束角为25度*,因此在距系统任何特定距离(即范围)处,光束之间的距离为(0.93 x 范围)。例如,使用2波束 SonTek-SL 系统时,在10m的范围内,波束之间的距离为9.3m。

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2 波束系统的空间平均处理示例。

*注意:IQ 偏斜光束偏离轴 60 度

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SonTek-SL 系统在河道上的任何位置

均可实现高精度的测量


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在测量河道中的不同条件时,如果一切均保持平静且无任何障碍物,则是非常理想的情况。

但事实并非总是如此....

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03湍流/涡流


当河道中存在明显的湍流或涡流时,各个波束可能会在截然不同的条件下进行测量(因此违背了均匀条件的假设),从而导致其平均流速明显不同于实际平均流速。

例如,可能存在这样的情况:

即较大的涡流造成波束沿相反方向测量流速,从而导致平均流速为零。

在河道(尤其是天然河道)中,通常存在一定程度的湍流或涡流,但在适当的较长时间内对流速数据求平均值可以帮助改善测量结果。诸如“流速误差”和“相关性”之类的参数可指示测量的均质性。


04电磁影响


位置选择的另一个考虑因素是局部磁场,它会影响包括罗盘在内的系统,例如 RiverSurveyor S5/M9 系统。电磁干扰源可能包括钢桥、混凝土桥梁或结构中使用的钢筋以及电力线等。

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电磁干扰源可能包括钢桥、

混凝土桥梁或结构中使用的钢筋以及电力线等。

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根据可用的测量位置,上述建议和考量可能并非始终可行。理想的位置是不存在的,但是在选择位置时请务必谨记基本假设。


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