声学多普勒流速剖面评价方法介绍与探讨.pdfVIP

第3期 水 利 信 息 化 N0．3 2010年8月 WamrResourcesInformatization Aug．，2010 声学多普勒流速剖面评价方法介绍与探讨 赵 越，英小勇 (水利部南京水利水文 自动化研究所，江苏 南京 210012) 摘 要：声学多普勒流速剖面仪是 20世纪8O年代初发展起来的一种新型测流设备，目前被广泛用于流速和流量 测验。介绍了美国地质调查局 (简称USGS)对声学多普勒流速剖面仪的评价方法，并探讨利用国内现有流速仪检 定水槽评价多普勒流速剖面仪的方法。通过USGS的大量实践和我国水文工作者的工作，通过设备比测、底跟踪基 线比测、断面流量比测、检定水槽等方法可有效评价声学多普勒流速剖面仪的流速性能。 关键词：声学多普勒流速剖面仪；流速；剖面仪；评价方法；检定水槽 中图分类号：P335 文献标识码：B 文章编号：1674—9405(2010)03-0058-04 O 引言 1．1 设备 比测 比测是被测仪器与其它更精确的检定工具同时或 声学多普勒流速剖面仪 (简称剖面仪)是20世 接近同时进行比较测量。美国地质调查局 (USGS) 纪 80年代初发展起来的一种新型测流设备。它利用 的洛曼 … (1994，USGS)，佛加瑞、特罗布里奇 多普勒效应原理进行流速测量 ，用声波换能器作传 (1998，USGS)进行过剖面仪与ADV (超 声多 感器，并发射声脉冲波 ，声脉冲波通过水体 中不均 普勒流速仪)、LDV (激光 多普勒流速仪)的比 匀分布的泥沙颗粒、浮游生物或气泡等反散射体反 测试验 。通过试验发现剖面仪与ADV、LDV 的 射，再由换能器接收信号，经测定多普勒频移变化 误差在 1％之 内。奈斯特 (2002，USGS)在 1条 而测算出流速。剖面仪具有不扰动流场、测验历时 宽 1．8m、深 0．9m 的动水槽的实验结果证明，剖面 短、测速范围大并能直接测出断面的流速剖面等特 仪测速相对ADV测量结果误差不大于 1cm／s。 点。 目前被广泛用于海洋和河 口的流场结构调查、 这种试验方法的优点是水槽中流速和其它相关 流速及流量测验 。 量较精确 ，但存在悬浮物不足导致反射强度较弱， 目前，国内仅水文系统就有接近 300台剖面仪 同时存在槽底及槽壁反射问题，可能导致错误的测 测流设备在各个水文测验现场使用。然而尽管应用 量结果 。虽然流速可准确调节，但 由于水深限制很 广泛，但是 目前行业内尚无可广泛被接受的用于剖 难获得较高速度的测试条件 。 面仪检定或校准的相关产品检定规程及标准 ，也无 1．2 底跟踪基线 比测 国家或行业行政部门认定 ／认可的标准测试平台和检 阿普尔 (1988，USGS)在湖面布置一固定基线 定设备。由于剖面仪的工作原理及测量特点与传统 进行剖面仪测试，分别设置 200、1000rfl等2条路 测流仪器存在较大的差异，因此不能简单采用过去 线。将剖面仪架设于船体匀速定向2次往复测试。 点流速仪的检验 ／校准方法来全面评价剖面仪。本文 通过剖面仪底跟踪测量数据与已知距离的比较判断 通过介绍 目前国外采用 的一些剖面仪评价方法，探 剖面仪测量误差。这种方法可迅速判断现场应用的 讨 国内利用流速仪检定