多普勒流速剖面仪(ADCP)与流速仪法流量对比分析

声学多普勒流速剖面仪ADCP及其在水文测流中的应用蓝标;曲娟【摘要】This paper describes flow measurement principle of ADCP （Acoustic Doppler Current Profiler）.Compared with the regular hydrometric propeller,the characteristics and measurement process for ADCP flow measurement are introduced.The possible emerging problems in flow measurement of ADCP are summarized,and some attention matters are pointed out.%本文阐述了声学多普勒流速剖面仪ADCP的流量测量原理,并通过对ADCP流量测量仪与常规流速仪的比较,说明了ADCP流量测量的特点及其测量过程,并对ADCP流量测量中可能出现的问题进行了总结归纳,指出了应用中应注意的问题。

【期刊名称】《气象水文海洋仪器》【年(卷),期】2011(028)004【总页数】5页(P65-68,73)【关键词】ADCP;测流;应用【作者】蓝标;曲娟【作者单位】深圳市水务局防洪设施管理处,深圳518000;长春气象仪器研究所,长春130012【正文语种】中文【中图分类】TH7660 概述在河流水文测验工作中，流速和流量的测量是两项很重要的工作，过去，一般都采用单点式流速仪（如机械式流速仪、电接式流速仪等）逐一的对各条测流垂线进行点流速测量，然后根据流速面积法换算出整个断面的流量，这种测验方法其测量精度虽然能够满足水文测验规范的要求[1]，但历时时间长，工作强度大，是其很大的弊端。

美国RDI公司研制的一种先进的测流仪——声学多普勒测流剖面仪，对于水文测验工作来说，则在很大程度上改变了流量测验的方法，实现了测流技术革命性的突破，将在河流水文测验工作中会获得更广泛的应用。

多普勒流速剖面仪(ADCP)与流速仪法流量对比分析摘要:随着时代的发展,水文仪器已进入高科技时代,ADCP即多普勒流速剖面仪是目前测量江河流量的最高端产品,但任何仪器设备都不是万能的,对于操作者来说将提出更高的要求。

本文通过与流速仪法对比分析,总结出了利用两种不同的方法所存在的差异,对于同行业使用ADCP测流具有一定的参考价值。

关键词:ADCP 流速仪对比分析1 情况简介松花江(六)站是松花江控制站,也是国家重要水文站。

该站位于吉林省德惠市松花江镇,设立于1923年1月,最初站名为松花江铁桥;1933年11月更改站名为松花江; 1966年6月经过几次迁移,最后为目前的松花江(六)水文站,集水面积51500km2。

畅流期采用牵船索人工摆舵船上测流。

该站ADCP于2008年就已经配置到位,近几年来一直在进行对比及操作训练,目前该站人员已经能够对ADCP进行熟练操作和使用,对比数据经计算分析合理可靠,具备投入使用的条件。

ADCP是利用多普勒效应原理进行流速测量。

ADCP因其原理的优越性,突破传统机械转动为基础的传感流速仪,用声波换能器作传感器,换能器发射声脉冲波,声脉冲波通过水体中不均匀分布的泥沙颗粒、浮游生物等反散射体反散射,由换能器接收信号,经测定多普勒频移而测算出流速。

ADCP具有能直接测出断面的流速剖面、具有不扰动流场、测验历时短、测速范围大等特点。

目前被广泛用于海洋、河口的流场结构调查、流速和流量测验等。

与传统的人工船测,桥测,缆道测量,和涉水测量的基本原理一样:在测流断面上布设多条垂线,在每条垂线处测量水深并测量多点的流速从而得到垂线平均流速,但ADCP所测的垂线可以很多,每条垂线上的测点也很多。

2 对比分析的目的通过对比ADCP测流与常规流速仪测流数据,分析之间存在差异的原因,可以尽量减少由于操作不当产生的误差,以便ADCP在本站更好地投入应用。

同时还可以解决本站由于偏角测量引起的流量改正等一系列问题。

ADCP与LS68流速仪明渠测流对比分析王世界【摘要】基于ADCP和LS68型流速仪的工作原理,选取国家水资源监控能力项目中已率定出水位流量关系的浑北灌区,将两仪器同步进行流量施测,对比分析流量、测流历时等实测数据的特点,进而论证ADCP的高效性和准确性.【期刊名称】《吉林水利》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】3页(P46-48)【关键词】ADCP测流;流速;流量;浑北灌区【作者】王世界【作者单位】辽宁省沈阳水文局,辽宁沈阳 110043【正文语种】中文【中图分类】P332.41 明渠基本情况沈阳市浑北灌区东起于天柱山脚下汪家乡陵前堡村，西至新民市车古营子水库，北达解放乡陆家窝堡，南到沙岭镇，其辖区涵盖洪区的8个乡镇，2个国营农场，新民市的2个乡镇，总土地面积达42.75万亩，其中耕地面积为36.60万亩。

设计灌溉面积22.70万亩，有效灌溉面积21.40万亩。

灌区总干渠1条，总长为26.00km，自东陵渠首起至三面闸；干渠2条，总长20.68km，其中南干4.10km，北干长16.58km；分干2条渠，总长27.50km。

2018年实际灌溉面积4.00万亩。

图1 浑北灌区取水流向示意图图2 浑北灌区测流断面图图3 灌区渠道及水位计浑北灌区为国家级水资源监控能力沈阳市农业灌溉取水口水位流量关系法监控灌区，已于2016—2017年在渠道引水期间，在不同水位级进行流量施测，建立了水位-流量关系，率定出了水位—流量关系线，再根据率定出的水位-流量关系线推算流量。

浑北灌区取用水流向情况见图1，测流断面选取在通行桥下游，测流断面为固化断面，断面地形见图2，灌区渠道及水位流量计见图3。

2 仪器参数情况LS68型流速仪使用于漂浮物较少流速不太大的河流，它的优点是结构简单，使用维修方便，迎合流向好。

在测船上测流时，采用悬索安装，在水文缆道上测流时，可用专用挂杆安装，它是测流的主要传统仪器，使用最为广泛。

附件：南宁(三)站声学多普勒流速剖面仪与常规流速仪比测资料分析成果南宁(三)站于2004年6月上旬配置了RS-1000型走航式多普勒流速剖面仪，并于2004年6月至2005年6月与常规流速仪进行了比测，根据(水文站[2004])30号)《广西壮族自治区水文水资源局走航式多普勒流速剖面仪与常规流速仪比测工作暂行规定》的通知要求，现将比测资料分析如下：1、基本情况南宁(三)站使用的声学多普勒流速剖面仪（ADCP）是由YSI/SonTek公司生产的走航式多普勒流速剖面仪(RS—1000型)，仪器安装在该站测船的右舷，距离船首约3米，离船体0.5米。

由于是金属船体，在比测之前做了罗盘校正工作，ADCP换能器入水深度为0.2m，仪器轴线垂直向下, 多普勒流速剖面仪的安装、使用情况符合有关规定要求。

2、ADCP主要技术参数RS—1000型ADCP主要技术参数。

工作频率：1000 kHz；换能器发射角：25°；测速范围：±0.01～±10.0 m/s(水平方向)；速度分辨率：0.25 cm/s；测深范围：1.2～40 m；盲区：0.5 m；深度单元厚度：1.0 m；深度单元个数：20～25；声速：1520.9 m/s；水体温度：20.0°；水体含盐度：34.5 ppt；3、比测情况每次比测时，先用ACDP来回一趟施测两次流量作为一组流量，两次流量误差应小于5.0%，然后，用常规流速仪施测一次流量，最后再用ADCP来回一趟得两次流量，误差也应小于5.0%，若前后4次流量值的变幅不大于平均值的10.0%，则取该平均值作为ADCP测定的流量，与常规流速仪测定的流量进行比较分析。

ADCP比测位置在流速仪测流断面处，测船尽可能沿着测流断面线匀速横渡施测，测验时测船平均速度力求小于或等于水流流速；流速仪测流采用常测法，每条垂线用0.2、0.8水深两点测速。

ADCP换能器入水深度为0.2m，入水深度虽较小，但测流过程中不发生换能器露出水面，产生“空蚀”现象，从而保证了测验精度。

ADCP剖面流速仪的比测应用分析摘要：ADCP剖面流速仪是由美国引进的一种河道断面流量测量仪器，具有重量轻，易于操作、工作稳定、测验速度快等诸多优点。

2004年，上级为黄委小浪底水文站配发该仪器一台，该仪器与传统的流量测量仪器流速仪的比测分析成为正式投入应用的先决条件。

关键词：ADCP，流速仪，比测分析黄委会小浪底水文站位于河南省济源市坡头乡泰山村，建站于1955年4月，流域集水面积694221km2，距黄河口距离892km，是小浪底水库的出库控制站，属国家重要水文站，担负着长期收集水资源资料和提供雨水情信息的重要任务。

2004年，上级给小浪底水文站配置ADCP剖面流速仪一台，经过多年比测实验和分析，目前，在2000m3/s以下流量级，该仪器测验数据精度符合有关规范要求，已经作为正式资料应用。

现对该仪器应用几年以来流量在2000m3/s以上的实测资料和流速仪实测资料进行对比分析，确定在2000m3/s以上流量情况下，该仪器测验资料是否符合有关规范精度要求。

一、实验内容与资料收集方法1、实验分析内容现选取2004年至2008年共四年流量在2000m3/s以上的ADCP剖面流速仪与流速仪实测资料进行对比分析，根据该仪器与流速仪法精度误差情况，以确定该仪器在2000m3/s以上时在该站是否适用。

2、资料收集方法（1）流速仪法：主要采用黄测B201吊船，400kg铅鱼悬挂ls25—3型流速仪进行施测。

测验方法采用常测法，100秒历时，人工记数、手工操作。

（2）ADCP法：将ADCP悬挂于冲锋舟或黄测B201吊船一侧1米以外，由船带ADCP沿断面横向移动，测得断面流量等数据。

施测断面位置一般设在流量测验断面下游的10米到60米范围的河段内，每次施测两个测回，要求每半测回流量值与平均值的偏差不大于5%，计算其平均值作为ADCP同步所施测的流量。

二：比测分析使用的仪器设备情况1、流速仪法吊船过河缆1992年7月建成投产，两岸均为自立式钢塔，左岸钢塔高3.5m，右岸钢塔高30m，主跨788m，主缆为上下平行双缆结构，直径31 mm ，最大荷载时最低点高度157.56m，设计最高应用水位156.00m。

ADCP测流与传统测流的对比及应用摘要:流量测验是水文工作的重要任务之一,传统的河流流量测验主要采用单点流速仪法,广泛运用在人工船测、桥测、缆道、涉水测量等,既费时效率也很低。

ADCP的数据采集、传输、存储全部通过电脑控制操作,自动化程度高。

ADCP的使用比传统测验方法提高效率几十倍,标志着河流流量测验的现代化,被称为是流量测验领域的一次革新。

关键词:ADCP测流传统测流多普勒北川水文站1 ADCP测流原理ADCP是20世纪80年代初发展起来的一种利用声学多普勒原理测量水流速剖面的仪器,根据测定水体中微颗粒声后向散射的多普勒频移来测量水体速度。

它的换能器发射出一定频率的脉冲,该脉冲碰到水体中的悬浮物质后产生后向散射回波信号。

由于悬浮物质随流漂移,使该回波信号频率与发射频率之间产生一个频差,即多普勒频移。

根据这一频移的大小和符号(正负),即能计算出流速和流向。

由于声速在一定深度范围内(表层至几百米深度)的水体中的传播速度基本不变,根据声波由发射到接收的时间差便可确定深度。

一台ADCP可以顶替若干台传统的流速仪,在使用ADCP测流时,设置不同厚度的深度单元,即将测流断面分成若干个子断面,利用不断发射的声波,确定一定的发射时间间隔及滞后,通过多普勒频以及谱宽度的估算,便可得到整个水体剖面逐层上水体的流速;在每个子断面内测量垂线上一点或多点流速并测量水深从而得到子断面内的平均流速和流量,再将各个子断面的流量迭加,即得整个断面流量。

2 ADCP测流与传统测流比较2.1 ADCP方法与传统方法的相同点ADCP测流与传统流速仪法的基本原理一样,都是将整个测流断面划分为许多子断面(即布设多条垂线),在每个子断面中垂线处测量水深并测量多点的流速从而得到垂线(即子断面)平均流速2.2 ADCP方法与传统方法的不同(1)传统流速仪法是静态方法,流速仪是固定的;ADCP方法是动态方法,ADCP 在随测量船运动过程中进行测量。

安康站ADCP与流速仪法测验对比分析摘要：本文主要通过介绍M9型声学多普勒流速剖面仪的组成和工作原理，并通过实际工作当中与LS25-3型流速仪进行比测分析，证明其成果的可靠性，为声学多普勒流速剖面仪的实际应用提供参考。

关键词：M9型走航式声学多普勒流速剖面仪；流量测验；对比；分析一、测站基本概况走航式ADCP是目前流量测验中最为先进的仪器它与传统的流速仪法相比具有很多优点，因而在国内水文行业已逐步得到推广，由于使用时间较短在使用中还存在一些经验不足以及操作人员对其操作技术的不足，测量的精度有待于多次比测试验在积累较多的经验后根据ADCP的技术要求不断的探索、发展以求更加全面的掌握ADCP使用技巧配合测验规范使其应用到水文流量测验工作中去。

安康站为汉江上游控制站，控制面积38625km2，流域地质结构土壤为粘质、砂层粘土，岩石多为片岩和千枚岩，森林覆盖率平均在63﹪以上，气候受秦岭和巴山制约，为北亚热带温润、半湿润气候，具有春暖干燥、秋凉湿润并多连阴雨的特点，气候与海拔高度、地理位置及地形等有密切关系。

汛期自5月1日始，10月31日结束，年降水主要集中在7至9月。

测验河段两岸为陡石山，沙砾石河床冲淤变化不大。

河床从上到下呈喇叭形，顺直河段较短，断面下游1km以外有汉江三桥、一桥、二桥，来水受上游水库开关闸控制。

流速仪测流断面间距400m左右。

使用ADCP测流条件较好。

传统流速仪法测流是静态的，测得的数据时单点数据，并且需要较长历时，测流过程中需要借助手工或机械以达到不同水深多点测量的目的，费时费力，且容易引起流场扰动，而ADCP集测深、测流一体，自动省力、效率节能。

安康站配备的是SonTek公司的ADCP（M9），它利用多普勒效应原理进行流速测量。

因其原理的优越性，突破传统机械转动为基础的传感流速仪，用声波换能器作传感器，换能器发射声脉冲波，声脉冲波通过水体中不均匀分布的泥沙颗粒、浮游生物等反散射体反散射，由换能器接收信号，经测定多普勒频移而测算出流速。