声学多普勒流速剖面仪的基本原理及应用

第 1 l卷 O 1期 2 0 1 3年 2月

南水北调与水利科技S o u t h - t o - No r t h Wa t e r Tr a n s f e r s a n d Wa t e r S c i e n c e& Te c h n o l o g y

Vo 1 . 1 1 No . 0 1 Fe b . 2 0 1 3

声学多普勒流速剖面仪的基本原理及应用赵胜凯(河北省石家庄水文水资源勘测局，石家庄 0 5 0 0 5 1 )

摘要：流速仪施测流量的测量成果可以作为率定或校核其他测流方法的标准。AI X; P是目前世界上比较先进的河流流量实时测量设备，为加快石家庄水文现代化建设，近年来河北省石家庄水文水资源勘测局先后引进 3台走航式 AE CP测流设备。为了率定 AD C P与流速仪测流折算系数，在2 0 0 8年南水北调京石段应急供水期间，利用石津渠测流断面对走航式 AD C P测流与流速仪精测法测流进行了比测试验，并对取得的换算系数进行了水文检验。通过对参数修正，提高了该仪器测验精度，达到正式应用的目的。关键词： AD C P;流量测验；流速仪；比测试验中图分类号： P 3 3 2 . 4; P 3 3 5 文献标识码： A文章编号： 1 6 7 2— 1 6 8 3 ( 2 O 1 3 ) O O 1— 0 0 2 9— 0 3

Ba s i c Pr i nc i pl e a nd Ap pl i c a t i o n o f ADCPZH A0 S he n g - k a i

( S h i j i a z h u a n g Bu r e a u f o r Hy d r o l o g y a n d Wa t e r Re s o u r c e s S u r v e y o f He b e i P r o v i n c e, S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 5 1, C h i n a )Ab s t r a c t: Th e me a s u r e me n t r e s ul t s o f f l o w me t e r c a n b e u s e d a s t h e s t a n d a r d t o r a t i n g o r c h e e k t h e o t he r me a s u r i n g me t h o d s . As ADCP i s r e l a—

t i v e l y a d v a n c e d d e v i c e f o r r e a l - t i me l y

me a s u r i n g t h e r i v e r s" l f o w i n t h e wo r l d, t o s p e e d u p t h e C i t g s h y d r o l o g i c a I mo d e r n i z a t i o n, S h i j i a z h u a n g B u—r e a u or f Hy d r o l o g y a n d Wa t e r Re s o u r c e s o f He b e i Pr o v i n c e h a s i n t r o d u c e d t h r e e Ve s s e l— mo u n t e d ADCP me a s u r i n g e q u i p me n t s i n r e c e n t y e a r s .To r a t e t he ADCP a n d v e l o c i t y c o n v e r s i o n c o e f f i c i e nt, we h a v e c a r r i e d o u t t h e c o mp a r i s o n t e s t s b e t we e n t h e Ve s s e l— mo u nt e d ADCP a d n f l o w me—

t e r p r e c i s i o n me a s u r e me n t i n t h e S h i j i n C a n a l o f t h e E me r g e n c y Wa t e r S u p p l y P r o j e c t o f B e r i n g - S h i j i a z h u a n g S e c t i o n i n t h e g o u t h - t o—。 No r t h Wa—。 t e r T r a n s f e r P r o j e c t i n 2 0 0 8 . We h a v e p e r or f me d t h e h y d r o l o g i c a l t e s t s b a s e d o n t h e c o n v e r s i o n c o e f f i c i e n t g o t t e n . B y t h e p a r a me t e r c o r r e c t i o n, we h a v e i mp r o v e d t h e t e s t p r e c i s i o n o f t h e i n s t r u me n t s, a n d a c h i e v e d t h e o b j e c t i v e o f t h e f o r ma l

a p p l i c a t i o n .Ke y wo r d s: ADCP; me a s u r i n g d i s c h a r g e; lo f w me t e r; c o mpa r i s o n t e s t s

河流流量测量是水文工作者的重要任务之一。传统的河流流量测量方法包括人工船测、桥测、缆道测量和涉水测量等，其基本原理是在测流断面上布设多条垂线，在每条垂线处

来机械式仪器的测验原理，并且测验成果可以联机存储，提高了测验的速度和精度，也大大提高了水文测验工作的技术含量和现代化水平。三体船

测量水深并用流速仪测量垂线各点流速算出垂线平均流速，进而得到断面面积和断面平均流速。流量则由断面面积与断面平均流速的乘积得到。这种传统方法费工费时，效率低。 A D C P是英文“ Ac o u s t i c D o p p l e r C u r r e n t P r o f i l e r”的缩写，中文通常译为声学多普勒流速剖面仪。A I X; P是当今世

ADC P

界先进测流仪器的代表，专门用于测量河流、水渠或狭窄海峡的流量，该仪器性能十分稳定，是一种快速、有效的测流装

置。当装备有 A D C P的测船从河流某断面一侧航行至另一侧时，就能在几分钟内即刻测出河流流量，比传统的流速仪法提高效率几十倍。

图1

) ( 及三体船

A DC P配有 4个换能器(见图 1 ),换能器与 AD C P轴线成一定夹角，每个换能器既是发射器又是接收器。换能器发射的声波能集中于较窄的范围内也称为声束 (类似于探照灯

1 A D C P基本原理及流量计算1 . 1基本原理A D C P即声学多普勒流速剖面仪，它从根本上摆脱了原收稿 E t期： 2 0 1 2— 1 1 - 2 7 修回日期： 2 0 1 3— 0 1— 0 6

发出的光束 )。换能器发射固定频率的声波，然后聆听被水体中颗粒物散射回来的声波。假定颗粒物的运动速度和水体流速相同，当颗粒物的运动方向是接近换能器时，换能器

作者简介：赵胜凯 ( 1 9 7 7一 ),男，河北石家庄人，工程师，工程硕士，主要从事水文测验、水文水资源方面研究。E - m a i l: s j z k f k@1 6 3 . c o n r

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