声学多普勒技术在黄河山东河段的应用与探讨.pdfVIP

济腾飞做出更大贡献。 【参考文献】： [1]司毅民，宋传国，JlI东人民治黄50周年成就与展望，山东黄河科技，1996 [2]邱沛，卞★山，山东引黄供水的同顾与展望，lll东科学供水的研究与实践，1994 [3]程进豪，山东黄河水资源状况与开发利用效益山东科技技术出版社1997 声学多普勒技术在黄河山东河段的应用探讨 李福军万鹏 (黄委会山东水文水资源局，济南250100) 【摘要】：虽然声学多普勒技术(本文主要以走航式ADCP为例)在河流测验中的应用越来越广泛，但是在黄河下游 应用却基本上处于空白，由于黄河含沙量高、河床流沙严重，对精度影响十分明显。通过在黄河下游的高村、孙口、 艾山水文站外接GPS的比测试验成果分析，探讨走航式ADCP技术在黄河下游水文测验中的应用情况，提出解决测 验中遇到的技术问题。 【关键词】：ADCP走航式黄河比测分析 1 引言 黄河发源于青藏高原，流经青海、四川等九省区，最后注入渤海，黄河下游即花园口至河口段， 长768km，集水面积2．24万km2，该河段特点是水沙异源，河床情况复杂。高村、孙口、艾山水文 站是黄河下游国家防汛抗旱的重要水文站，主要测验项目有水位、流量、含沙量降水量等。近年来 由于调水调沙、低水调度、引黄济淀、引黄济津等生产任务的增加，测验的精度和时效性要求也逐 年增加。 与传统耗时的水文测验工作相比，ADCP的引进大大提高了生产效率，ADCP已经在长江、珠江 等流域应用多年，技术已经成熟，为了检验其在黄河下游河段流量测验的精度，在黄河下游的高村、 孙口、艾山水文站进行了比测试验，探讨其在黄河下游应用的可能性。 ‘ 2 ADCP基本原理 ADCP(AcousticCurrentProfi Doppler ler)为声学多普勒流速剖面仪，是一种新型的河流 流量测验设备，在测量时，ADCP的探头向水体反射声脉冲，这些脉冲碰到水中悬浮的随水体运动 的微粒时声脉冲将被运动的微粒所散射，散射脉冲频率将发生变化，该频率和发射脉冲频率之差即 为多普勒频差。多普勒频差与光的波长成正比，与声学系统的几何参数及粒子运动速度成正比，当 确定ADCP波长和几何参数后，只要检测出多普勒频差，就可以确定运动速度。ADCP向水体发射声 底的运行速度，然后计算出水流相对于河底的真实速度。多普勒方程为： 2，‘v △厂=—二_o_ C—V 式中△／——多普勒频移 227 -，。——脉冲源的固定频率 c——声速 V——相对于ADCP的速度 ADCP测流的数学模型 n·“(H，L)dHdL Q实测=IJ 式中n——垂直于路径的法线方向单位矢量 ff(H，三)——某一垂线位置某一深度单元的流速矢量 3 ADCP与普通流速仪的比测 本次比测时间从8月25号至9月12号，分别在高村水文站进行了4次，孙口水文站进行了6 本次比测，首先进行的是流速仪与未外接GPS的ADCP的常规比测，共进行了17次，为了方便 以后推广生产应用的方便，本次比测选择了不同的测流方式，ADCP和流速仪都分别在冲锋舟、机 动测船、吊箱上测流、对比分析，测量的数据处理利用WinRiver软件，经过对实测资料的分析得 (定点测量为4．63％)，具体数据见表1 表1 AIEP与流速仪流量测验误差分析表 流速 对应 比测 比测 比测 仪流 ADCP流绝对 误差 流速仪测 ADCP测备 水温 含沙量 序号 地点 时间 里 量m3／s 误差 分析％ 验方式 验方式 注 (℃)