船行波对H-ADCP影响分析研究

作为当今世界上最先进的测流仪器,水平式声学多普勒流速剖面仪(Horizontal Acoustic Doppler Current Profiler,H-ADCP)因其精度高、速度快等突出优势在河流中的应用越来越广泛,但在航运业发达地区,由于受船行波的影响,很难得到稳定可靠的流速数据,阻碍了HADCP在平原河网地区的应用和推广。目前技术上很难做到完全消除船行波的影响,本文将HADCP应用在平原河网地区对流速进行测量,并分析了船行波对测量精度的影响。从H-ADCP设备选型、测量和安装方式、测量预处理、数据后处理等多方面入手,可以有效消减船行波对H-ADCP的影响,从而提高测流精度。同时,通过实验测量断面一天内平均流速变化情况,得到受船行波影响后的流速波形,然后采用数据处理手段,验证了所提方法的可行性。

感潮河道H-ADCP代表流速优选

在感潮河道使用H-ADCP进行流量测验时,代表流速对测验精度具有较大影响。为进一步提高流量测验精度,以黄浦江三和水文站为例,采用区间均值法和权重系数法分别计算代表流速,并以涨、落潮代表流速关系最优为目标,分别构建多目标优化模型以选出最优的代表流速。采用NSGA-Ⅱ算法和TOPSIS法对模型进行求解,并对结果进行了关系线检验及精度分析。结果表明:基于两种方法建立的涨、落潮代表流速关系线的系统误差和随机不确定度均满足三类精度站的定线精度要求。但是,相较于区间均值法,基于权重系数法求解的目标函数值整体上更小,且系统误差和随机不确定度均更小。因此,在感潮河道使用H-ADCP时,建议选用权重系数法计算涨、落潮代表流速。

双探头H-ADCP在线流量监测系统在西江黄金水道流量监测的应用初探——以梧州水文站为例

梧州水文站上游约2000 m是干流浔江与支流桂江交汇处,下游170 m为云龙大桥,水流形态复杂,实现流量在线监测是一大难题。尝试基于回波强度判断H-ADCP单元流速的有效性,通过建立双探头H-ADCP不同单元流速组合计算的指标流量与断面流量模型及水量计算分析来研究双探头H-ADCP在线流量监测系统在西江黄金水道梧州水文站河段的适用性。结果表明,水位在3.29~22.31 m,指标流量在3270~39500 m^(3)/s时双探头H-ADCP在线流量监测系统可在梧州水文站应用。

H-ADCP在受水利工程影响河道流量监测的应用研究

为提高受水利工程影响测验断面推流精度,提升H-ADCP流量在线监测系统水平,以梅铺水文站为例,探讨H-ADCP在受回水顶托及上下游电站调蓄综合影响下,通过一元三点插值法建立代表流速相关关系曲线以及最小二乘法建立的多元回归模型的可行性,以及不同方式推求流量的精度和过程差异。

H-ADCP在复杂环境下的应用

黄陵庙水文站位于三峡大坝下游12 km,下距葛洲坝水电站26 km,受两座水电站调度和来往船只的影响,水位流量关系不稳定,波动较大。利用H-ADCP对黄陵庙水文站的流量在线监测进行了研究,给出了H-AD-CP在河宽大于200 m,并受含沙量和过船等复杂条件影响下的应用方法;提出了H-ADCP应用的改进方案。通过对H-ADCP的安装平台和监测方法的改进,增加了H-ADCP的监测区域和使用价值。

H-ADCP实时流量在线监测系统研究

三峡-葛洲坝区间由于受到水库调度影响,水流条件复杂,传统流量测验手段远远不能满足防汛报汛需求。在长江水利委员会水平式声学多普勒流速仪(Horizontal Acoustic Doppler Current Profiler,H-ADCP)在线流速监测数据基础上,运用小波分析技术提取指标流速,利用人工神经网络处理指标流速与断面平均流速的非线性映射关系,建立H-ADCP实时流量在线监测系统,利用该系统可以实时推算出三峡-葛洲坝区间断面流量,为防汛报汛和水文资料整编提供及时、准确的水文情报。

H-ADCP流量在线监测指标流速法定线软件“定线通”介绍与应用

为适应H-ADCP应用于大江大河流量在线监测的需要,专门开发了指标流速法定线软件:"定线通"。"定线通"内置五种形式的回归方程(即断面平均流速与指标流速之间的函数关系)。只需输入实测流量、H-ADCP指标流速、水位、及大断面数据,"定线通"便可以对五种回归方程进行回归分析,即刻给出回归系数、定线评估参数和图形、及定线报告。"定线通"界面友好、使用方便。为应用H-ADCP进行流量在线监测提供了有效的定线工具。

H-ADCP在流量自动监测系统中的应用

在贺江干流的古榄水文站应用现代化的水平声学多普勒流速仪研究流量自动监测系统,为在受水利工程影响河段建设声学多普勒流速仪在线流量自动监测系统提供可靠的分析成果。

基于H-ADCP的河道断面流速流量测算--以马房大桥在线流量站为例

在水文在线监测中,河道断面流速的准确测量是一项重要工作,由于断面流速的数据收集难度高、指标关系方程构建困难,现有的在线测流技术中流量计算误差较大。该文以广东省北江下游马房大桥在线流量站为例,采用基于H-ADCP的河道断面流速测量方式,并进行流量计算,将流量计算结果与船载走航式ADCP的实测结果进行比较分析,得出基于H-ADCP的河道断面流速测量和流量计算具有较高的测量精度,并且具有较好的时效性,能够满足水文测报的要求。

H-ADCP在线测流系统在思贤滘的应用研究

介绍H-ADCP在线测流系统原理、组成以及在思贤滘的应用研究,通过与走航式ADCP同步测流进行比测试验,率定指标流速与断面平均流速的关系,能满足测验精度的要求,可以在珠江三角洲网河区推广应用。

龙川水文站H-ADCP比测和率定

为了论证H-ADCP在龙川水文站应用的可行性,对H-ADCP测验水位和指标流速进行了比测、率定分析和评价。研究结果表明,龙川站可以应用H-ADCP进行水位流量实时监测。该研究为H-ADCP的进一步推广使用,探索复杂水文情势下新的测验手段提供经验。

利用H-ADCP实现二河闸流量自动监测的可行性分析

为了论证二河闸利用水平声学多普勒流速剖面仪(H-ADCP)实现流量自动监测的可行性,简要介绍了H-ADCP测速原理,分析了二河闸水道断面面积、流速数学模型,得出利用H-ADCP实现流量自动监测是可行的。

H-ADCP回归方程拟合及应用系统的研究

文中以H-ADCP测流技术以及最小二乘法为基础,提出了在一定水位及指标流速范围下的回归方程拟合系统的系统结构。结合H-ADCP的特点及实际需求,以及.NET开发环境设计开发了H-ADCP回归方程拟合及应用系统。系统根据H-ADCP采集的单元流速,通过函数计算得到指标流速。在不同的水位及指标流速范围下利用最小二乘法以及回归方程的计算与分析可以确定,H-ADCP的指标流速与断面平均流速的一元二次性关系,从而拟合出指标流速与断面平均流速的回归方程。结合相关系数选择合适的回归方程应用于流量的计算,借助指标流速与断面平均流速的相关系数分析进行推求相应的断面流量。系统的建设不仅给实际的断面平均流量的计算提供了有效方法,而且对测流及资料整编等方面提供了重要的技术支持。

高可信度H-ADCP流量自动监测系统关键技术研究与应用

当前H-ADCP在我国得到广泛应用,特别是长江中下游平原河网地区,已成为水文流量测验的重要组成部分。但普遍缺乏对测流原始数据的分析检验,导致测流精度及成果可信度不高,以及比测率定工作繁杂等问题,影响HADCP的进一步推广应用。针对上述问题,根据H-ADCP测流原理,结合平原河网地区及感潮河段水文特性,提出了一种基于国产测控平台的高可信度H-ADCP流量自动监测和分析处理系统设计方案,具有测流原始数据分析处理、测流支架自动升降、比测率定分析等功能。经实践应用,可有效识别和剔除异常测流数据,提高流量监测成果精度,值得推广应用。同时,展望了旋转扫描和多高层联合扫描两种新技术路线。

H-ADCP在沿海挡潮闸流量测验中的应用

主要研究H-ADCP在沿海挡潮闸流量测验中的应用,通过黄沙港闸水文站安装的H-ADCP与同断面流速仪进行同步比测率定,得到指标流速υi和断面平均流速υp关系公式:υp=0.832υi,同时关系线按照《水文资料整编规范》的要求进行符号、适线及偏离等检验,结果均符合规范要求,证明在率定范围内的关系符合规范要求。说明只要选择断面位置正确,设计安装合理,通过正确的比测率定,利用H-ADCP实现沿海挡潮闸的测流自动化是完全可行的。

基于.NET framework平台在H-ADCP数据整编处理中的应用

Microsoft.NET Framework是为开发应用程序而创建的一个新平台。可以使用它开发多种模式的应用程序,可以是命令行形式,也可以是图形界面形式。以.NET framework为开发平台运用C++程序语言进行程序编写,在处理繁冗的流速数据时发挥了重要作用,大大减轻了常规处理时的工作量,有效提高了工作效率,减少了计算出错机率。

H-ADCP回波强度分析算法研究与应用

平原河道普遍存在行船、淤积等问题,对换能器发射的声束产生遮挡,从而导致测流精度受到影响。因此,在对太湖流域47个水平声学多普勒流速剖面仪(H-ADCP)在线测流站点声束遮挡情况分析的基础上,提出了一套H-ADCP回波强度分析算法,实现对H-ADCP在线自动测流的状态监测,自动剔除遮挡测次、发现断面淤积等声束遮挡问题,以辅助测站运行维护工作开展,保障在线测流数据有效性。

望亭(立交)水文站H-ADCP自动测流系统率定分析

通过对望亭(立交)水文站H-ADCP测量资料和人工实测流量资料的对比分析,结合H-ADCP仪器特性,采用指标流速法,对H-ADCP与缆道流速仪法测量的断面流速的关系进行率定,定线精度符合规范要求。在此基础上,对比测数据进行误差统计,给出流速公式,最终使仪器在线测量数据满足实用要求。

H-ADCP在珠江三角洲思贤滘测流中的应用

本文通过H-ADCP在思贤滘测流的实例,介绍了作为新的测流技术的H-ADCP的一些基本情况,并根据H-ADCP在思贤滘测流监测中的初步应用效果,表明H-ADCP性能稳定,所监测数据基本能够反映出思贤的复杂水流特性,且能够发挥实时在线监测的功能,在复杂的珠三角河网地区具有很好的推广应用价值。

复杂水情下H-ADCP流量在线监测推流方法

为提高受水利工程影响测验断面推流精度及提升H-ADCP流量在线监测系统水平,综合考虑仪器入水深、落差等因素,建立多元线性回归模型推算断面平均流速,利用最小二乘法求解模型参数;同时针对小流量下推流精度低的问题,充分考虑相关性较强的单个流速网格单元,采用机器学习中的LASSO回归模型进行参数估计,充分挖掘每个网格流速与实测断面平均流速的关系,构建推流方案。汉江流域白河水文站的应用结果表明,该方法推流成果满足规范要求,可为白河水文站及类似受水利工程影响测站的H-ADCP推流方案构建提供参考。