水文测验中定点式ADCP设备运行维护及故障处理方法

自动流量测验设备在水文测验中具有时效强、量程大、安全性高等优势,定点式ADCP是目前较为常见的实时在线自动流量测验设备,其设备运行状况直接决定了测验精度、测验稳定性以及测验长效性。结合近年来水文测验中的应用实例,详细阐述定点式ADCP测验设备运行维护的要点,并对常见故障及处理方法进行分析。

ADCP坐底验潮数据在海上油气田开发中的应用

在海上油气田开发过程中,海洋环境贯穿勘探、开发、钻井、工程、生产及弃置全部环节,海洋水文信息对场址勘察、平台建设和后期运营均有重要意义。采用坐底式声学多普勒海流剖面仪(ADCP)对拟建海底设施区域进行了为期31 d的全剖面海流观测,基于数据分析结果,获得了不同层位潮流流速、流向等水文信息,切实提供了有效的环境参数支持。

基于ADCP“动底”测量的流量补偿算法

声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profiler,ADCP)对河流进行流量测量时,ADCP一般采用底跟踪模式(以河底为参考系)获得流速、断面面积,进而获得当前流域的流量,但当河流存在大量走沙(“动底”)情况时,底跟踪速度缺少顺水流分量,致使底跟踪轨迹向上游偏移底跟踪速度偏小,进而导致流量偏小。文章通过对动底原理进行分析、对动底测量方法中的回路法进行研究,提出一种基于GGA的全球定位信息系统(Global Positioning System,GPS)模式下平均动底速度测量方法以及两种动底流量补偿方法,并利用实测数据进行分析验证,结果表明本文提出的动底速度测量方法及动底流量补偿方法对“动底”检测与补偿有显著的效果。

基于ADCP的水文站断面平均流速AI计算模型研究

本研究旨在探讨如何利用走航式ADCP流速数据和人工智能技术,提高岭下水文站的断面平均流速计算精度,以解决复杂的流量监测难题。通过比较指标流速法和基于AI的计算模型,评估了它们在不同水深条件下的性能和适用性。结果表明,在多数情况下,AI算法表现出更高的计算合格率和较低的不确定度,尤其在高水期和中水期。然而,在低水期测流时,数据质量仍然存在挑战,需要进一步改进和扩大样本容量。这项研究为提供更准确、实时的水文信息,支持水资源管理、防汛减灾和生态保护提供了重要依据。

基于云平台的走航式ADCP流量测验方法

针对当前走航式ADCP流量测验中存在的问题和不足,本文阐述了一种解决方法,该方法基于水文监测综合管理平台为现场测验提供云计算和存储,并深度融合走航式ADCP流量测验传统作业模式,可实现测验成果现场自动生成、一键入库、数据自校正、云存储以及实时共享,有助于提高工作效率和成果质量,显著提升应用走航式ADCP流量测验的自动化、网络化、数字化水平,具有较强的实用性和可推广性。

水文监测中ADCP流量测验与误差控制探讨

近些年水文监测在国民经济和生态文明建设中的作用日益凸显。准确的水文监测数据不仅是水资源合理配置、水环境保护和水灾害防治的重要依据,也是推动水利现代化和可持续发展的重要支撑。鉴于此,本文从误差来源分析出发,探讨适用于ADCP流量测验的误差控制方法,并通过实例分析验证其有效性,以期为水文监测实践提供借鉴和指导。

高流速ADCP测验方式及盲区数据插补分析

采用桥上拖曳声学多普勒流速剖面仪的方式,当水面流速接近4m/s时受桥下游紊流高流速影响易出现测量盲区。文章提出可尝试增大换能器入水深度、调整水深参数、船迹参考、改变断面位置等方式解决;如采用以上方式仍无法解决,可考虑采用插补盲区水深及流速,采用定点多垂线法计算盲区流量。

固定式ADCP设备在嘉兴市平原河网通量监测中的应用研究

ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler,声学多普勒流速剖面仪)测流技术是一种采用声学原理测量水流速度的技术,用于研究水深、水流速度、流向等水动力学特征。文章研究了固定式ADCP设备在嘉兴市平原河网通量监测中的应用效果及存在的问题和建议,结果表明:ADCP测流仪测量数据结果能较为准确地反映出海宁域内两条入海河流水平衡状态,基本厘清两条入海河流干流与各支流的流向、水动力状态等情况;ADCP测流技术应用中存在信号衰减大、抗干扰能力弱、操作难度高等问题;提高ADCP测流技术的抗干扰能力、改进操作方法有助于促进固定式ADCP设备的更好应用。

基于ADCP代表流速法“1+1”的多平台流量测验比测研究

为提高回水项托河段流量测验精度,有力支撑巡测管理,提出了基于ADCP代表流速法“1+1”的多平台流量测验方法,并在汉江中游干流控制站余家湖水文站进行了应用。“1+1”表示水平式ADCP(H-ADCP)和垂直式ADCP(V-ADCP)方法,即通过收集走航式ADCP实测流量成果与同时段H-ADCP、V-ADCP的测验成果,建立实测断面平均流速与H-ADCP代表流速以及V-ADCP代表流速的相关关系。通过比较不同回归方程的计算精度,确定最优回归方程,并对相关关系定线精度进行检验。结果表明:符号检验、适线检验、偏离检验的结果分别为0.45,0.61和0.34,相关关系定线精度符合规范规定要求,说明基于ADCP代表流速法“1+1”的多平台流量测验方法在余家湖水文站的适用性良好,具有一定的推广价值。

神经网络在组合式ADCP在线测流系统中的应用

针对长江下游感潮河段受潮汐影响导致流量测报精度不高的问题,分析探究了多元线性回归模型和BP神经网络模型利用ADCP流速指标推算断面平均流速的适用性。以南京水文实验站2020~2021年实测6组全潮测验数据为例,设计了3种研究方案,分别对比分析了多元线性回归模型和BP神经网络模型的精度。结果表明:仅考虑ADCP指标流速而言,BP神经网络模型推算精度更高。同时,适当增加相关训练数据类别能够获得更好的拟合效果。研究成果可为神经网络模型与传统水文测验方法相结合提供研究思路。

ADCP在永庆反调节水库闸门泄流曲线复核上的应用

本文首次使用ADCP完成永庆反调节水库闸门泄流曲线复核。通过在闸下固定三体船搭载ADCP完成闸下流量定点施测,同时在下游450 m无支流汇入的固定断面使用走航式ADCP施测断面流量,完成对闸下流量的校测。本文选取符合标准的实测流量数据绘制水位流量关系,依据《水文资料整编规范》要求,完成定线精度检验和关系曲线检验,并最终通过水量平衡法核验,证明了使用ADCP率定闸门泄流曲线是可行的。

ADCP在永定河生态补水期间的应用

广泛应用于流量测验的声学多普勒流速剖面仪(ADCP)在张家口市运用尚属空白。在永定河生态补水期间,在石匣里水文站对便携式微型ADCP与转子式流速仪进行比测试验并分析成果,从相关关系、三性检验、误差分析3个方面,验证ADCP可以在石匣里水文站投入使用,也为ADCP在张家口市的应用奠定基础。

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。

HADCP在线测流系统在界首水文站的应用分析

界首水文站地处河南安徽两省交界处,受上下游水利工程的影响,导致流量测验工作强度较大,水平式ADCP在线流量监测系统的引进,为界首水文站流量自动监测打下了基础,介绍水平式ADCP在线流量监测系统的设备安装及监测原理,通过与实测数据开展同步比测,收集一定系列的成果数据,进行流速关系率定分析,从而探讨水平式ADCP在线流量监测系统在界首水文站的应用情况。

石泉水文站ADCP(m9)与转子式流速仪测流对比分析应用

石泉水文站断面情况复杂特殊,其上下游均受水库发电调节影响,并且左岸有天然支流汇入,在测流时转子式流速仪会出现流量很小或者为“0”的偏差,数据失去代表性。为满足测验任务要求,采用ADCP(m9)进行测验,对ADCP(m9)与转子式流速仪的测验结果进行对比分析。分析结果可作为防洪评价流量计算、水文流量资料整编和汇编编印的资料依据。

R9河流型双频ADCP在河道流量测量中的应用

文章介绍了ADCP的工作原理,总结了R9河流型双频ADCP的性能特点,统计分析了R9河流型双频ADCP与瑞江系列ADCP在丁溪桥水文河道、林子水文站及秦淮新河大桥水文河道的比测结果。结果表明,R9河流型双频ADCP工作稳定可靠,性能良好,操作简单,输出结果满足相应规范要求,能够为水文测验领域中的ADCP需求提供一个新的解决思路。

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。

走航式ADCP数据成果转换技术研究

提出一种走航式ADCP数据的转换方案,通过开发软件可自动提取走航式ADCP原始观测数据,经系统过滤或人工选择后,按测回结果的平均值误差不超过±5%的规范要求,自动判断流量测验成果中测次的有效性。同时,根据GB 50179—2015《河流流量测验规范》自动筛选有效测次结果,并写入多普勒流速仪流量测验记载表,有效解决走航式ADCP测验成果与平台系统的衔接问题。

基于固定式ADCP的陈东港污染物通量计算

根据太湖流域西部重要入太湖河道陈东港2021年ADCP流量测验数据和水质在线监测数据,分析了该河道流量、污染物质量浓度和通量的年内变化特征,比较了流量、水质数据采集频次对污染物通量计算结果的影响。结果表明:2021年陈东港年平均流量为73.66 m^(3)/s,年径流量为23.29亿m^(3),日均流量年内波动剧烈,峰值出现在7月,其变化过程受降水影响显著;COD_(Mn)和TP质量浓度的年内波动也较明显,全年累计通量分别为10357 t和352 t。基于固定式ADCP流量测验数据计算污染物通量较基于水文巡测数据的精度提升约39.5%,两者差异主要集中在6—8月。若要将两种污染物年累计通量的计算相对误差控制在5%以内,流量采集频次不宜低于2 d一次;若相对误差控制在10%以内,流量采集频次不宜低于10 d一次,在丰水期(6—9月)和枯水期(12—2月)需提升至2 d一次。与流量采集频次相比,两种污染物年累计通量对水质采集频次变化的敏感性相对较低,当水质采集频次从8 h一次减少到30 d一次时,相对误差仍在5%以内。

宽带ADCP流速现场校准方法实验研究

该文介绍一种可对声学多普勒流速剖面仪(acoustic Doppler current profiler,ADCP)宽带模式流速进行现场校准的方法。通过接收ADCP发射的宽带信号,经处理后回发带有频偏和时域延拓的信号以模拟不同水层流速信息,并以回发信号相对原始信号的频偏值为溯源量实现ADCP径向流速的校准。采用数字上变频的方式提高信号处理的频率精度,使其满足小流速的校准要求,拓宽测量下限。搭建校准装置在开阔海域开展校准实验,在0.02~1 m/s范围内进行径向流速的校准并进行测量不确定度评定,在测量范围内的测量不确定度为2.2 mm/s(k=2)。与采样间隔缩放法作比对,校准结果表明不确定度显著减小,验证方法可行。