ADCP测流

ADCP流速测量技术在水文测量中的应用与分析水文测量是旨在了解水体运动和变化状况的科学技术。

而流速的测量是水文测量中至关重要的一环。

在过去的几十年中，各种方法被用于测量水体流速，其中ADCP（Acoustic Doppler Current Profiler）流速测量技术被广泛应用，成为水文测量领域中的重要工具。

ADCP是一种利用多普勒效应原理测量水流速的设备。

它通过发送一束高频声波进入水体，当声波遇到水流时，声波的频率会发生变化。

通过测量这种频率的变化，我们可以准确地计算出水体流速。

这种技术不仅可以测量水体表面的流速，还可以深入到水体的底部，提供更全面的水文数据。

ADCP流速测量技术在水文测量领域中的应用广泛且多样化。

首先，ADCP可以用于测量河流、湖泊和海洋等各种水体的流速和流向。

通过安装ADCP设备在水体中的固定位置，我们可以实时地获取水体不同深度处的流速数据，从而帮助我们了解水体的流动情况及其变化规律。

这对于水资源的管理和保护至关重要。

其次，ADCP流速测量技术还可以应用于水文模型的建立和验证。

通过收集ADCP测量数据，我们可以获得具有时空分辨率的水体流速信息。

这些数据可以用于建立水文模型，模拟和预测水文过程，比如水位变化、洪水预警等。

同时，通过与模型结果进行对比和验证，我们可以不断改进和优化模型，提高水文模拟的准确性。

此外，ADCP流速测量技术还可以用于沉积物运动的研究。

沉积物是河流、湖泊和海洋中的重要组成部分，其运动对于水体环境和生态系统具有重要影响。

通过测量水体流速和沉积物浓度的变化，我们可以了解沉积物的输移和分布规律，从而为河流治理和生态修复提供科学依据。

尽管ADCP流速测量技术在水文测量中的应用广泛，但也存在一些挑战和限制。

首先，ADCP测量结果受到水体底部和侧壁的反射干扰，可能会影响测量的准确性。

其次，ADCP需要借助其他设备，如全球定位系统（GPS）和船舶悬挂系统，才能获得准确的位置信息。

ADCP流速及流量测量原理ADC流速及流量测量原理是指使用ADCP（Acoustic Doppler Current Profiler）测量水流速和流量的原理。

ADCP是一种利用声学多普勒效应测定液体中微小颗粒速度的设备，可以通过声波对液体中流动物体的速度进行测量，进而计算水流速和流量。

ADCP的测量原理包括声波的发射和接收、多普勒效应的应用以及数据处理三个方面。

首先，在ADCP中，通过一个或多个发射器向水体中发射一束或多束高频声波，一般在100kHz至1MHz之间。

这些声波在水体中传播并与水体中的颗粒相互作用。

由于声速在液体中有一定值，当声波遇到运动的颗粒时，声波的频率将发生变化。

根据多普勒效应，颗粒运动方向和音源接收器之间的相对速度将导致声波的频率偏移。

经过接收器接收的声波频率相对于发射时的频率偏移量与颗粒速度成正比。

其次，ADCP利用多普勒效应来测量颗粒的速度。

接收到的声波频率偏移量与颗粒速度成正比，通过测量频移量的大小可以得出颗粒的速度。

多个接收器可以同时测量不同方向的速度分量。

这种多普勒效应测量的速度被称为径向速度，即相对于发射器和接收器之间连线的径向速度。

最后，通过对径向速度的测量数据进行处理，可以得到水流速和流量的信息。

针对横截面或纵向的速度分布，可以进行不同的数据处理方法，如简单平均或高斯拟合。

通过分析速度分布在水体断面上的变化，可以计算出水体的平均流速和流量。

此外，还可以根据声波的传播时间和相互作用，对水体的深度进行测量。

总之，ADCP利用声波与水体中微小颗粒相互作用，通过多普勒效应测量颗粒的速度，进而计算水流速和流量。

其原理包括声波发射和接收、多普勒效应的应用以及数据处理。

该技术在水文学和海洋学研究中得到广泛应用，可以用于测量河流、海洋和湖泊等水体的流速和流量，对水资源管理和环境保护具有重要意义。

附件：ADCP测流外业组有关技术文件ADCP测流属于测船测深、取沙及声学多普勒测流组（分值占外业操作10%），测船测深、取沙外业操作的有关规定此次未做修改，以水文科…2012‟116号文为准。

一、ADCP测流外业操作说明1、操作要求（1）主要考察选手对该仪器使用的熟练程度，以及关键点的掌握。

（2）电动遥控船的拆卸养护不作为考点，仅就基站电压检查、基站电源和信号线的连接检查进行考核。

注：现场由工作人员负责遥控船驾驶，包括负责投放、靠岸和船体检查维护操作。

2、操作步骤（1）选手进入赛场后，领取记载表，由裁判员提供相关基础资料（天气、风力风向、流量测次、探头入水深、水尺零点高程等），选手填写记载表相关表头信息，最长时间不得超过3分钟。

此项工作完成后，选手示意裁判准备完毕，裁判员开始计时。

（2）ADCP线路连接和检查。

使用万用表测岸上基站电池电压，向现场裁判员报告电池电压数值。

当电压值低于11V（RiverRay）或者14V（M9），提示现场裁判更换电源，更换电源的时间不计入竞赛时间；检查基站电源和信号线的连接，如连接正常向现场裁判示意。

）（3）ADCP自检。

此部分由选手口述，口述项目名称即可。

RiverRay 的自检软件为BBTALK，或者采用WinRiver2.08软件的“采集”下拉菜单下点击“开始瑞江ADCP测试”，WinRiver2.08软件会自动调用检测模块（答对其中一种即可）；M9的自检软件为RSL3.0，或者点击设置页中的“系统测试”功能。

（4）测流软件参数设置及初始化。

启动ADCP软件，根据测量向导完成各项参数设置。

在基本信息方面，要求“站点名”统一填入“南宁水文站”，安装方式选择“遥控”，“文件名”填入“××”（选手编号），其它选项直接通过。

在现场测验条件设置方面，根据裁判组提供的资料，对换能器入水深、左右岸系数进行设置，其它默认。

各项上述参数设置完成后，点击相应菜单项发出“开始发射”命令，等待软件参数导入到ADCP仪器中，完成初始化过程，选手举手示意，裁判员停表，第一阶段计时结束。

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。

ADCP仪器测流的要点解析以及减小测流误差的途径分析ADCP仪器测流用到两个软件BBTalk和Winriver2。

BBTalk作为一款终端软件，主要用于帮助用户对ADCP进行采集前的仪器测试、通讯连接和有线连接修改仪器波特率；而Winriver2软件是一款用于配置、采集及回放数据的ADCP综合性应用软件。

根据ADCP配置情况输入你选择的内容，基于已经输入的信息，向导会生成ADCP指令，有关参数设置的注意事项有：1.对于最大水深，最大水流速度以及最大船速度应该尽可能接近实际情况（可以先试测一下，明确各项的最大值）。

2.设置次要深度是在河流测量到的最小深度，一般其范围在0到最大水深之间的一个值。

3.建议船速要低于水流速度。

4.底跟踪以及水跟踪模式都设为自动。

Winriver2会根据水深，速度，以及溪流河床状况选择最佳的模式。

5.输入关于流量方面的选择：在没有测量到的区域使用算法累加流量的方法进行计算。

选择岸的方向应该选择面向下游的方向来确定左岸还是右岸，左侧是左岸，右侧是右岸。

WN: 单元数量，WS：单元尺寸，WM：水跟踪模式。

用户只要掌握以上三项即可，如果要修改其中的一个，只需在用户命令中输入即可，如：将单元数量改为30，在用户命令中输入WN30然后回车即可。

从岸边移动到水足够深以致于可以获得2个有数值的硑（有效单元数为2，根据河流条件尽可能靠近岸边），当数值为Bad时是无效的。

开始点船启动要慢慢启动，若你由于使用大功率马达不能保持较慢的速度，请用拖网马达代替。

平滑启动是很重要的。

在大河里水流速度快受到很多因素的影响。

继续超越河断面直到快到你发现到了之前标明的结束点的位置。

减速到了结束点处停下。

你会发现流量显示有效层数只有两个深度单元，停在这个位置上，等待测量估算岸边流量的记录。

数据采集减小误差途径：1、从岸边慢慢移动，船尽量向上游移动。

当船驶离岸边时，船的启动过程要缓慢驶离岸边并且要到达对岸前也要放慢速度，其目的是不让船速过快。

ADCP介绍及常用使用方法ADCP全称为Acoustic Doppler Current Profilers，即声学多普勒流速剖面仪，是二十世纪八十年代初发展起来的一种新型测流设备。

它与传统机械转动为基础的传感流速于不同，其采用声波换能器作为传感器，换能器发射生脉冲波，生脉冲波通过水体中不均匀分布的泥沙颗粒、浮游生物等反射，由换能器接收信号，经测定多普勒频率而测算出流速。

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

ADCP的测量原理与传统的测量基本原理一样：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。

它与传统方法的不同之处在于：传统流速仪法是静态方法，流速仪是固定的；而ADCP则是动态方法，它在随测量船运动过程中进行测验。

传统流速仪法要求测流断面垂直于河岸；而ADCP方法不要求测流断面垂直于河岸，测船航行的轨迹可以使斜线或曲线。

ADCP所测的垂线（子断面）可以很多，每天垂线上的测点也很多。

下面介绍ADCP的常用使用方法：一、仪器安装：如图所示，将仪器安装在测杆上。

要求3#波束对准船头方向，注意接口处用硅脂进行水密处理。

连接电源时要注意正负极（红正黑负），切勿接反。

并连入计算机。

二、仪器自检在仪器入水前，运行BBTALK软件，按软件提示操作，进行检查。

设置串口与波特率等：运行TEST命令文件完成测试。

三、数据采集运行WinRiver软件，选择采集模式。

根据实际情况，设置各设备的串口、参数等。

对于长江口测量常用参数如下（仅供参考）：参数：600k及ADCP序号（如8532，9309等）；Depth（深度）为ADCP放置在水下的深度，根据实际情况而定，一般为0.5；Vairation（磁偏角），上海的值为-4；MaxDepth（最大水深），可以取略大于实际水深2-3m的值来设定；SecendDepth，可取MaxDepth值；Max水速，一般长江口可取3.0，根据实际情况大概估计；Max船速，一般情况下不超过Max水速值；Streambed（底部土质），根据实际情况选择mud，slit，sand等；Bottelm Mode，一般选择Mode 5（选择AUTO亦可）；Water Mode，一般选择Mode 1（选择AUTO亦可）；专业相关的命令运算符如下：EX11111——转成enu（地球）坐标WP4——water-pin水跟踪（4个值一组）BP4——bottlem-pin底跟踪（4个值一组）WF25——盲区为25cmES10——指盐度（取实际值，不一定是10，只是举例，下同）WS50——分层单元，指一个seil层厚度，一般要求不高时用50cm，要求高时用30cmWN80——一共有多少个层？一般取（max水深/每个seil层厚度）+2的值，只要大于max水深/层厚就好了TE00000000——连续采集数据，若不设置的话一般为1.6s-2s一个数据，若需要自己设置时，00 00 00 00分别对应时、分、秒、毫秒设置值。

ADCP测流基本原理分析一、前言ADCP测量是河流和湖泊等水体在测量过程中的常见测量技术方法，采用的是多普勒效应原理，目前是我国在测量水体深度中最常见的方法，本文重点对ADCP测量数据中的相关问题进行了详细的分析和探索。

二、工作原理与测量方式ADCP利用声脉冲波、声波换能器，展开河流流速流量的测量装置，ADCP 测量河流的流速时，将声波换能器置于水下，通过其发射一定数据的频率声脉冲波导水体，声脉冲波通过水体颗粒进行移动，水体颗粒物不断被声波换能器吸收，不同位置均可反射出声脉冲，对不同频率之间频率差值进行计算，从而确定河流水体流速。

因ADCP通常配置4个声波换能器，在测量水体流速过程中，可对流速进行实时、动态的测量。

由于声波换能器的数量较多，可从不同角度发射出声脉冲，为河流流速提供多组的测量数值，有利于提高数据测量的精度。

利用声脉冲的测量方式，ADCP可测量水体流速，同时可测量断面流速剖面，利用声波换能器发射、接收声脉冲，可使测量数据的稳定性、精确性得以明显提高，ADCP 可短时间内实现大范围流速测量。

目前，针对水体流速测量，ADCP主要包含定点式、走航式两种测量方式，定点式测量是在水流固定点上安装ADCP，例如水面桥墩，利用ADCP测量水体，因仪器在固定一点上测量数值，所以，测定水体所得数值为真实值，可直接应用于数据处理。

三、ADCP在水文监测中的应用针对水文监测而言，ADCP可准确测定水流流速、水流截面流速，可估算测定岸边的水体流速。

首先，中小河流的水文测验目的、特点。

通常而言的中小河流主要指与人们生活相关水体、日常生活河流与湖泊。

可以说，中小河流发生的水文运动，对人们日常生活具有十分重要的影响。

对中小河流进行水体治理、水文测样，可有效促进农业发展，为防洪抗旱提供重要保障。

中小河流的水体灵活性特点，水体极易收到外界影响，引起水体水质、水流速、水流量变化，进一步影响了周边居民生活、农业发展。

所以，对中小河流进行水文测验，可有利于掌握水体变化规律，有利于在水体发生变化前，做好相应的预防工作，降低周边环境受水体变化的影响。