水文用声学多普勒剖面流速仪的计量检定

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)已在水文测验中推广应用,但ADCP的检定校准问题没有解决。在现有的流速仪检定水槽中,ADCP不能测得可靠的流速参数。本文说明了ADCP流速参数检定校准需要的必要条件,以及国内为检定ADCP应做的工作。提出了对现有流速仪检定水槽的改造建议,以探讨利用现有流速仪检定水槽检定校准ADCP流速参数的可能性。

多普勒剖面流速流向仪在钱塘江河口流速测量中的应用

介绍了钱塘江流域概况和多普勒剖面流速流向仪(ADP)的原理及其在钱塘江流域流速测量中的应用。测量采用浮船抛点、双锚固定方式,成功获取了钱塘江流域的实测资料,对钱塘江流域上的防汛抢险及工程建设提供了宝贵的数据,同时也对ADP在复杂流况中的应用提供了可靠的基础。

M9剖面流速仪流量比测分析

文章以M9剖面流速仪与常规流速仪在基本水尺断面同步进行流量测验,确定M9剖面流速仪与常规流速仪的流量关系,并分析单次流量误差,为在高洪时段常规流量测验方法无法进行的情况下,能及时施测流量,为防汛工作提供及时准确的水情信息。

多普勒流速剖面仪走航式湖上比测试验研究

根据声学多普勒流速剖面仪(ADCP)流速测量原理,提出一种ADCP走航式湖上比测试验方法,采用高精度GPS定位计算的底跟踪速度作为流速基准,对同组相同型号ADCP测量流速的稳定性与一致性进行比较,并定量比较不同工作频率ADCP测量流速数据与GPS航速数据的差异性,分析低频ADCP湖上测流受回波信号影响较大的原因,为后续开展ADCP便捷式湖上比测试验提供参考。

声学多普勒流速剖面仪海上比测试验研究

针对平台和试验条件对声学多普勒流速剖面测量仪(Acoustic Doppler Current Profiler,ADCP)海上比测试验的影响,本文开展了基于坐底平台和浮平台的ADCP海上比测试验。本文统计了不同测量时间段、不同剖面深度比测ADCP所测流速、流向数据的相关系数和均方根误差,完成了基于坐底平台、浮平台开展ADCP海上比测试验总体效果分析,并研究分析了采样时间、海况等试验条件对浮平台试验结果的影响。研究结果表明:浮平台相较于坐底平台更适合开展ADCP海上比测试验,采样时间段不同、海况等级不同都会影响海上比测试验结果。本文研究成果可为进一步优化海上比测试验结果提供方向,为规范国产ADCP的检验验证手段提供理论基础和实践依据。

M9型声学多普勒流速剖面仪冰期流量测验应用分析

M9型声学多普勒流速剖面仪作为先进的河道流量实时测量设备,在黑龙江干流畅流期水文监测中已应用多年。为加强水文新技术应用,提高冰期水文测验自动化水平,提高工作效率,文中针对在黑龙江干流水文站开展与普通流速仪法的同步比测进行论述,分析M9型声学多普勒流速剖面仪冰期流量测验精度,探讨其应用于北方河流冰期流量测验可行性。

宽浅式梯形渠道流速分布规律及流量计算方法研究

为研究宽浅式梯形明渠流速分布规律,简化渠道流量测量过程、提高测流精度、促进灌区工作效率提升,利用声学多普勒剖面流速仪进行流速、流量、断面面积的测定;通过正交距离回归算法对相对流速和相对水深与二次抛物线函数拟合,得到垂向流速分布规律,根据横向流速分布规律结合测量数据,利用线性拟合分析得到横向流速分布影响系数,最终通过待定系数法得到断面平均流速与中垂线表面流速的系数值。结果表明:测点实际流速与平均流速之比作为相对流速,拟合得到的宽浅式梯形渠道断面流速分布规律R2均在0.937以上,拥有较好的相关性;宽浅式梯形渠道测线平均流速横向流速分布符合乘幂函数分布形式,并对横向流速流速分布公式进行流速验证,在横向相对位置0.2<(B-2 d)/B<1区间内误差均小于5%;推导出了宽浅式梯形渠道中垂线表面流速与断面平均流速关系,对AB两地宽浅式梯形渠道干渠进行断面流量验证,实测流量与计算流量的误差小于5%,符合量水规范的要求,可实际用于灌区量水。

声学多普勒流速剖面仪原理及其在长江中下游的应用

介绍了声学多普勒流速剖面仪(ADP)的原理及2002年5～6月在长江中下游的应用。测量采用走航方式 ,获得了重庆至江阴水域和徐六泾段流速剖面大范围观测资料,对测量结果和数据处理方法做了探讨,给在复杂地形的水文条件下使用ADP技术提供了应用前景。

ADCP观测得到的2008年4月吕宋海峡流速剖面结构

基于2008年4月22—26日吕宋海峡调查航次的下放式声学多普勒流速剖面仪(LADCP)和船载ADCP(SADCP)等观测资料,并采用潮波模式模拟结果去除潮流对观测资料的影响,观测结果表明:调查期间黑潮入侵南海的位置与1992年春季比较接近,其分支位于调查海区中部C2、C7、C8和C9站,表层黑潮在C8站分离为两支,分别流向C9和C2站,C9站北向流明显比C8站减弱。在C2站,黑潮分支位于400m层以浅,其最大西向流速为77cm/s,而在C7、C8和C9站黑潮分支位于500m层以浅,黑潮在入侵南海的过程中其核心深度逐渐变浅。上层黑潮明显作反气旋弯曲。本调查航次的观测结果在定性上支持吕宋海峡水交换有"三明治"垂直结构的特性。

复自相关技术在声学多普勒流速剖面仪中的应用及其定点DSP实现

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)[1]技术是目前观测海流剖面的最有效方法,其基本原理是测定声波入射到海水中微颗粒后向散射造成的多普勒频移。文章详细剖析了复自相关技术进行流速测量的方法,给出了评判参数C-SNR,论证了C-SNR与信噪比(SNR)之间的必然关系,作为取舍数据的评判标准。海量实验数据证明,当C-SNR对应的值大于0.43时,频偏属于测频范围-21τ,21τ内时,对应的数据是鲁棒的。详细地的介绍在定点DSP-TMS320VC5410中实现该算法的过程,并和传统最小二乘算法(LMS)[2]在DSP中的运行时间进行了比较,结果表明复自相关算法在提高计算精度的过程中能够保持更高的运算速度,随样本比例增加,耗时比约为2.1∶1.

国产自容式声学多普勒流速剖面仪(ADCP)的适用性评估方法及其应用分析

中国科学院声学所研制的自容式声学多普勒流速剖面仪(ADCP)在实验室中已完成较为严苛的环境试验,但在真实海洋环境条件下的海流测量能力还需要进行测试评估.在2013—2014年,通过潜标比测试验和潜标一致性检验试验,对中国科学院声学所150和300kHz自容式ADCP(简称IOA150和IOA300)的工作稳定性、剖面范围、产品一致性、测流性能进行适用性评估.潜标比测试验中选择世界上使用较多的美国RDI(Teledyne RD Instruments)的自容式ADCP作为标准设备.结果表明:中国科学院声学所研制的自容式ADCP工作可靠,测流持续稳定,测流误差、剖面范围与同频率RDI自容式ADCP相当,可满足长期观测需要.

声学多普勒流速剖面仪近底有效流速数据处理初步研究

通过分析声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profiler,ADCP)的声强垂向剖面分布特征,利用数学极值定理,确定床面边界位置,进而确定出ADCP记录的所有在水中的流速单元,将ADCP处理软件"丢弃"的部分近底流速数据或由于底跟踪丢失而损失的流速数据确定出来。利用"六点法"同时、同高度的电磁海流计流速数据对提取出来的ADCP近底流速数据进行验证。验证结果表明,提取出来的ADCP近底流速数据可信、可用。

利用声相关流速剖面仪观测深水散射层

讨论了利用声相关流速剖面仪进行深水散射层观测的可行性。结合声相关流速剖面仪垂直发射编码调制信号、多阵元接收的特点以及测量流剖面三维速度的优势,提出利用回波强度和垂向速度两种方法对深水散射层进行观测。在23kHz声相关流速剖面仪工程样机海试数据的基础上,利用这两种观测方法对DSL进行了观测。观测结果表明:利用声相关流速剖面仪可以直观地观测深水散射层的分布及运动规律,这两种观测方法是实际可行的。

宽带声学多普勒流速剖面仪球面散射回波模型研究

宽带声学多普勒流速剖面仪通过处理水下体积回波信号进行流速估计，回波模型的准确度决定了理论仿真的正确性。针对回波的散射特性，通过分析水层回波信号的时空关系，提出一种球面散射水层回波模型，并利用坐标旋转方法推导出该水层回波解析式。相比其他方法，该模型解析式充分体现了散射体模型形状对回波的作用，更加接近实际情况。对该模型下回波信号进行频谱和自相关特性分析，采用复相关算法估算流速。通过与实测数据进行对比，结果证明了该回波信号模型与解析式的正确性。

深海垂向流速剖面数值模拟

运用CFD软件对深海各种不同的垂向流速剖面进行数值模拟,分析研究试验区域内水流在空间上的流速分布情况以及湍流强度的变化,并与目标流速进行了比较。结合模型试验,表明数值模拟的结果是可靠的,造流系统能够较为准确地模拟出不同垂向流速剖面的海流,满足深水试验池对深海海流的模拟要求。

波流边界层内外流速剖面的数值模拟

准确模拟波流相互作用下的流场结构是河口海岸动力学研究与工程实践的一个重要课题。改进了波流边界层控制方程中的波浪压强梯度垂向变化关系式,结合两方程紊流模型,建立了可以模拟边界层内外全水深流速剖面的数学模型。将计算结果与纯水流、纯波浪、波流同向和波流逆向实验数据进行对比,结果表明,模型可以较好地复演波流相互作用下边界层内外的时均流速分布特征。

声学多普勒流速剖面仪原理及其在黄河沙坡头河段中的应用

介绍声学多普勒流速剖面仪(ADP)的原理及其于2009年7月16～18日在黄河宁夏沙坡头河段中的应用。采用走航方式测量了该河段中的12个断面,获得了各断面上水深、流速、流量等大范围的断面观测资料,并探讨了数据处理方法。该研究为在复杂地形水文条件下使用ADP技术提供了理论参考。

潮滩水流加减速阶段边界层流速剖面的比较

江苏大丰地区潮滩由于水深较浅,潮流、波浪等动力较强,整个水层可视为边界层,其主体部分是对数层,即水流流速在垂向上呈对数分布。在潮流的加减速阶段,流速剖面将可能偏离对数分布,从而使对数剖面法计算出来的边界层参数造成误差。使用MIDAS-400用户化数据采集系统,在大丰潮滩获得了多层流速、浊度等同步高频观测数据,基于修正后的von Karman-Prandtl模型对u-lnz进行回归分析、数据内部一致性分析来定义流速对数剖面并与未修正前经典理论得到的边界层参数进行比较。分析结果表明,修正后的流速剖面更符合实际情况,边界层参数除了受水流加速度的影响外,还和沙纹等因素有关。另外,边界层参数的变化量与特征加速度负相关。

声学多普勒流速剖面仪设计中的一个首要问题:如何选层

实际使用中,声学多普勒流速剖面仪(ADCP)常常处于倾斜状态。为了ADCP能用于各种场合,设计时必须解决一个首要问题:如何判断四个波束上同一水层对应的回波。通过坐标变换推导了该判断公式,该公式利用ADCP的姿态角确定不同回波的到达时间。在此基础上通过矢量分解推导了流速的解算公式,该公式利用四个波束中测得的相应的速度值和ADCP的姿态角确定流速。根据该方法设计的ADCP既可用于竖直布放也可用于非竖直布放,具有更大的适用范围。