聲學(xué)多普勒流速剖面儀比測(cè)試驗(yàn)分析.docxVIP

1、人民黃河YELLOWRIVER【專(zhuān)題研汩聲學(xué)多普勒流速剖面儀比測(cè)試驗(yàn)分析李玉山'李海玲2,李祥（1.黃河水利委員會(huì)水文局，河南鄭州450004；2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京100044；3.黃河水利委員會(huì)信息中心，河南鄭州450004）摘要：對(duì)引進(jìn)的聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）和轉(zhuǎn)子式流速儀在小浪底、花園口和夾河灘3個(gè)水史站的比測(cè)試驗(yàn)表明：含沙量較低、流量為1000mVs以下時(shí)采用ADCP測(cè)流，精度滿(mǎn)足水文測(cè)驗(yàn)規(guī)范要求。關(guān)鍵詞：ADCP;流量測(cè)驗(yàn)；比測(cè)試驗(yàn)；黃河下游中圖分類(lèi)號(hào)：P332.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：BHoi:10.3969/j.issn.1000-1379.2009.08.0

2、601多普勒法測(cè)量原理聲學(xué)多普勒法測(cè)雖是依據(jù)聲波中的多普勒效應(yīng)，檢測(cè)量為漂移頻率.換能器發(fā)射某一固定頻率的聲波/；后，接收到被水體中顆粒物散射回來(lái)的聲波。，假定顆粒物的運(yùn)動(dòng)速度v與水體流速相同，當(dāng)顆粒物向換能器運(yùn)動(dòng)時(shí)，換能器接收到的回波頻率比發(fā)射波頻率高；當(dāng)顆粒物背離換能器運(yùn)動(dòng)時(shí)，換能器接收到的回波頻率比發(fā)射波額率低。如果靜止介質(zhì)中的聲速為c,那么聲學(xué)多普勒頻移，即發(fā)射聲波頻率與回波頻率之差V可表示為(1)*C-VCOS$2式中:S、務(wù)分別為超聲波發(fā)射方向、反射方向與水流流動(dòng)方向的央角；為流速。當(dāng)c>時(shí)，有Zf.工”（cosS+COS02）V+J(2)當(dāng)劣=務(wù)=。時(shí)，則板=匕（5）(3)

3、即超聲波收發(fā)頻率之差由此可知,多普勒頻移與C流速成正比。ADCP（AcousticDopplerCurrentProfiler）是一種利用聲學(xué)多普勒原理測(cè)量流速的儀器。ADCP測(cè)敞流缺時(shí)，將測(cè)流斷面分成若干個(gè)子斷面，在每個(gè)子斷面內(nèi)測(cè)量垂線上一點(diǎn)或多點(diǎn)流速并測(cè)地水深，從而得到子斷面內(nèi)的平均流速和流雖，再將各個(gè)子斷面的流量疊加，就得到整個(gè)斷面的流批。2比測(cè)試驗(yàn)黃委水文局利用亞行貸款項(xiàng)目首次從美國(guó)RDI公司引進(jìn)了ADCP。根據(jù)我國(guó)聲學(xué)多普勒流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范的要求，各水文站在ADCP投入使用前,應(yīng)與轉(zhuǎn)子式流速儀進(jìn)行對(duì)比分析。為此，在2007年11月1日12月31日對(duì)小浪底、花園口和夾河灘3個(gè)水文站對(duì)ADC

4、P與轉(zhuǎn)子式流速儀進(jìn)行了比測(cè)試驗(yàn)，以確定該儀器罪否適應(yīng)黃河下游水文測(cè)驗(yàn)。2.1試驗(yàn)要求采用轉(zhuǎn)子式流速儀進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)時(shí)，使用安裝在鉛魚(yú)上的LS25-3型流速儀，以測(cè)船為渡河設(shè)備進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。測(cè)驗(yàn)方法按河流流量:測(cè)驗(yàn)規(guī)范要求進(jìn)行，采用常測(cè)法,100s歷時(shí)，人工記數(shù)、手工操作。采用ADCP進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)時(shí),利用沖鐸舟作為渡河設(shè)待進(jìn)行測(cè)臉，施測(cè)位置設(shè)在流量:測(cè)驗(yàn)斷面下游1060m河段內(nèi)，施測(cè)時(shí)間與流速儀施測(cè)同步。施測(cè)過(guò)程中按聲學(xué)多普勒流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范要求,施測(cè)兩個(gè)測(cè)回，計(jì)算其平均值作為ADCP同步施測(cè)的流快，同時(shí)滿(mǎn)足每半個(gè)測(cè)回流宿值與平均值偏差不大于5%o2.2試驗(yàn)結(jié)果小浪底、花園口、夾河灘3個(gè)水文站比測(cè)試驗(yàn)結(jié)果

5、見(jiàn)表I、表2、表3。時(shí)間含沙量/(kgm-3)水位/m流速儀流ttC/ADCB流量Qy(m3s'1)（O2-O1）Q2007-11-010133.88625.686321.012007-11-030134.46722.267372.042007-11-050134.26705.99699-0.992007-il-100133.95644.006440.002007-11-150133.92626.20620-0.992007-11-190133.62445.99433-2.912007-12-150134.06687.066941.012007-12-160134.20863.1082

6、2-4.762007-12-190133.70467.404925.262007-12-240134.20659.606803.092007-12-260134.01539.005502.042007-12-270134.07633.606604.172007-12-280134.30714.00700-1.96衰1小浪底水文站比測(cè)試嗆結(jié)果收稿日期：2009-05-29作者簡(jiǎn)介：李玉山（1974），男，河南托具人.高飯工程呻，主妥從亨水丈規(guī)由工作E-mail：lysO213163.cum表2花園口水文站比測(cè)試檢結(jié)果時(shí)間含沙W(kgm-3)水位/m流速儀H。/3s'*)ADCP流景0/Q

7、%2007-H-011.85091.18559564.591.002007-11-050.65190.98610597.80-2.002007-li-101.06090.88524539.723.002007-11-130.78791.14764779.282.002007-11-160.74191.10741748.411.002007-11-190.67091.10809833.273.002007-11-222.13090.84477491.313.002007-11-240.92690.72552554.760.502007-11-260.52891.20869938.528.0020

8、07-11-290.92790.96486500.583.002007-12-010.75791.(M669682.382.002007-12-050.77891.34802826.063.002007-12-091.22091.38965926.40-4.002.3誤差分析ADCD測(cè)流誤差統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。表4ADCD測(cè)流相對(duì)誤差統(tǒng)計(jì)水文站最大值/%<5%的比例/%。5%的比例/%相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)是/%系統(tǒng)偏差/%小浪底5.2696.73.32.10.75花園口8.096.73.32.21.78夾河灘4.01001.651.81表3夾河灘水文站比測(cè)試驗(yàn)結(jié)果時(shí)間含沙也(kgm-3)水位/m流速儀(m3

9、»*)ADCP流址W。2007-11-021.75874.09686699.722.002007-11-051.71074.12606612.061.002007-11-081.12174.42880897.602.002007-11-101.98074.13663643.11-3.002007-11-131.17174.22767797.684.002007-)1-171.00774.05635654.053.002007-i!-212.56074.30845853.451.002007-11-281J2574.44872880.721.002007-12-051.65074.22

10、724738.482.002007-12-091.97074.90472486.163.002007-12-171.70174.07568.556.64-2.002007-12-242.10073.90475489.253.002007-12-311.13073.93514516.570.50按照河流懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)規(guī)范的要求：一類(lèi)站儀器隨機(jī)不確定度為10%，系統(tǒng)誤差為±1.0%。通過(guò)對(duì)ADCP與流速儀測(cè)流誤差統(tǒng)計(jì)，可以發(fā)現(xiàn)3站的相對(duì)誤差均較小，符合規(guī)范要求。系統(tǒng)誤差除小浪底站外均大于1.0%,主要原因，一是花園口和夾河灘水文站在比測(cè)試驗(yàn)中含沙量較高，最大為2.56kg/m：而小浪底含

11、沙址為0;二是儀器安裝偏角產(chǎn)生的誤差，流速脈動(dòng)引起的流速測(cè)雖誤差，水位、水深、水邊距離測(cè)量誤差，船速過(guò)快造成的誤差等。聲學(xué)多普勒流域測(cè)驗(yàn)規(guī)范規(guī)定ADCP系統(tǒng)允許誤差為5%，本次比測(cè)試驗(yàn)符合規(guī)范要求。【責(zé)任編輯呂艷梅】（上接第125頁(yè)）表1黃河洪水管理亞行貸款項(xiàng)目國(guó)內(nèi)外培訓(xùn)人敏、費(fèi)用匯總名稱(chēng)國(guó)外國(guó)內(nèi)合計(jì)人次費(fèi)用/萬(wàn)元人次費(fèi)用/萬(wàn)元人次費(fèi)用/萬(wàn)元亞行項(xiàng)目管理30120.024150.0271170.0非工程措施子項(xiàng)目71290.1244104.6315394.7機(jī)構(gòu)能力建設(shè)624.03215.03839.0黃河法戰(zhàn)略規(guī)劃研究技術(shù)援助項(xiàng)目918.0129.62127.6社會(huì)移民0040085.040

12、085.0合計(jì)116452.1929264.21045716.33加強(qiáng)對(duì)培訓(xùn)工作的組織管理亞行項(xiàng)目辦于2004年5月10日發(fā)布了亞行項(xiàng)目培訓(xùn)組織管理辦法，對(duì)培訓(xùn)項(xiàng)目的報(bào)批程序、機(jī)構(gòu)選擇、組織管理、監(jiān)督管理等方面做了明確規(guī)定，對(duì)規(guī)范亞行貸款項(xiàng)目的培訓(xùn)工作起到了積極作用。31培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的選擇國(guó)內(nèi)外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)選擇的主要原則：被選培訓(xùn)機(jī)構(gòu)應(yīng)屬于亞行成員國(guó)（地區(qū)）；被選培訓(xùn)機(jī)構(gòu)應(yīng)有項(xiàng)目培訓(xùn)方面的工作經(jīng)驗(yàn)，旦在技術(shù)上其有先進(jìn)性，能滿(mǎn)足項(xiàng)目培訓(xùn)要求；被選培訓(xùn)機(jī)構(gòu)在師資、設(shè)備方面，具有培訓(xùn)條件。國(guó)內(nèi)外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)選擇方式:被選培訓(xùn)機(jī)構(gòu)應(yīng)由招標(biāo)方式產(chǎn)生，招標(biāo)工作由亞行項(xiàng)目辦和黃委人勞局聯(lián)合組織實(shí)施，招標(biāo)結(jié)果報(bào)亞行同意后.方可確定培訓(xùn)機(jī)構(gòu);在某些特殊情況下,如設(shè)備使用培訓(xùn)、專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，理由充分時(shí)，可不招標(biāo)，但所選培訓(xùn)機(jī)構(gòu)必須報(bào)亞行項(xiàng)目辦和黃委人勞局同意，并報(bào)亞行批準(zhǔn)后，方可確定。3.2對(duì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的要求培訓(xùn)教師事前應(yīng)書(shū)面提供培訓(xùn)講稿，內(nèi)容經(jīng)亞行項(xiàng)目辦審閱認(rèn)可后，印刷提供給參加培訓(xùn)人員，做到每次培訓(xùn)有材料。培訓(xùn)后期向每位學(xué)員發(fā)放培訓(xùn)效果測(cè)評(píng)表，就以下5個(gè)方面對(duì)培訓(xùn)做出綜合評(píng)價(jià)：課程是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)；課程中所授的內(nèi)容和概念是否能夠運(yùn)用在實(shí)際工作中；課程演講內(nèi)容是否清晰、易懂;授課方式是否適合；討論時(shí)間是否充足。培訓(xùn)效果測(cè)評(píng)結(jié)果提供給培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，作為改進(jìn)今后培訓(xùn)工作的參考。3.3對(duì)參加培訓(xùn)人員的要求選