走航式ADCP在流量测验中常见问题和解决方法浅析

ADCP,即声学多普勒流速剖面仪。以往关于ADCP的文献资料大多偏于阐述ADCP在水文测验中的应用分析,对于使用过程中出现的常见问题和解决方法提及较少或未提及。文章从简要介绍走航式ADCP测流原理入手,对走航式ADCP在流量测验中常见问题和解决方法展开分析,系统而详尽地总结了走航式ADCP在实际使用过程中积累的丰富经验。

基于船载ADCP观测对罗源湾湾口断面潮流及余流的分析

基于对罗源湾可门水道的25h连续走航ADCP观测,成功构建了沿走航断面共12个站位的连续海流时间序列,并对这些站位的潮流、余流以及潮通量等进行了分析。结果表明可门水道内的潮流为正规半日潮流,驻波性质明显,涨潮首先出现在水道中下层而退潮则首先发生在水道上层。水道内的潮流为往复流,水道南部M2分潮流流速较大,并且其倾角自北向南逐渐增加。此外,水道两端的浅水区域内浅水分潮M4振幅较显著。可门水道内余流呈现出两层结构,20m以浅余流沿东北向流出海湾,并且出流的核心位置偏南,而20m以深的余流沿西南向流入湾内,入流的流核位于偏北的近底层区域。对潮通量的积分计算表明通过可门水道进入罗源湾的潮通量约为4.81×108 m3。

极地科学考察船载ADCP资料处理

自1995年“雪龙”号安装了可在走航时测定海水流速、流向的船载ADCP起,我国极地科学考察已经积累了丰富的走航ADCP资料。从极地科考走航ADCP资料中准确地提取海流信息,对南大洋以及南极毗邻海域的海流研究具有十分重要的现实意义。通过对影响海流信息提取的干扰因素分析,本文给出了针对极地科学考察船载ADCP资料处理的解决思路。只有在数据质量检查的基础上,时间一致性调整和船首向罗盘角度调整后,通过剔除船速信息才能准确地提取出海流信息。

基于夏季船载ADCP数据的台湾海峡西南部平均流与潮流特征的初步研究

文章采用国内外普遍适用于船载声学多普勒流速剖面仪(shipboard acoustic doppler current profilers,SADCP)数据滤潮处理的时空拟合最小二乘法(简称最小二乘法),对台湾海峡南部浅滩2004—2013年夏季(6—9月)所获取的SADCP数据进行正压潮、流分离。结果表明:最小二乘法获得的平均流和基于原始数据格点化后矢量平均取得的平均流流向均趋于东北向,并且具有大致相同的强、弱流区空间分布形态,但最大流速稍有差异,分别为0.48m×s^(-1)和0.36m×s^(-1);此外,强流区(流速~0.3m×s^(-1))流幅狭窄,流轴分别约束在东山至龙海外海30m等深线附近和台湾浅滩南部地形骤变区域;而弱流区(流速<0.1cm×s^(-1))集中分布于台湾浅滩中部。进一步研究表明,2种平均流所估算的海流通量的计算结果比较接近,可达到(0.74±0.25)×10~6m^3·s^(-1)。SADCP数据分离所得M_2分潮流显示:台湾浅滩至东山一线为强潮区,最大可能流速出现在台湾浅滩(约0.67m×s^(-1));等潮时线分布符合前进波特征,在潮波传导方向上由西南向东北依次推迟(约2h);东山近海存在一条呈NW—SE走向的椭圆率正负分界线,分界线以南潮流椭圆顺时针旋转,以北则逆时针旋转。

珠江口外走航ADCP资料的系统误差订正与质量控制

在对珠江口外2006年冬季航次走航ADCP观测资料处理中发现用Joyce的方法不能有效地订正系统误差,其原因在于订正角与航速、船艏向相关。给出了一个订正角为船艏向余弦的拟合函数,得出良好的订正结果。分析了VmDas软件处理流速结果的精度,给出了系统误差识别的方法。发现观测资料中一些不能为VmDas软件识别的错误数据,分析了海况对观测资料的影响,提出了观测资料质量控制与误差订正的一套程序。

南大洋船载走航式ADCP资料的技术处理和技术措施以及多学科应用

雪龙号于1995年中国第12次南极科学考察开始进行现场观测至今,已经取得了9个南大洋航次的和2个北冰洋航次的ADCP走航观测数据。然而,这些数据仍多以原始数据的形式存储于数据库中。本文以雪龙号船载ADCP和船载相关辅助设备的性能为基础,结合其导航数据,根据对南大洋海洋学基本状况的了解,综合选择国内外先进的技术和方法,提出了走航式ADCP原始资料处理的基本流程:资料检验、时间修正、数据入库、质量控制、标定、旋转修正、船速船位计算等程序和技术处理。以此流程对1995—1999年四个雪龙号南极航次ADCP原始资料进行了处理,并以处理后的数据分层计算了海流,获得了沿航线的上层至500m深度中的海流绝对流速数据集,和各航次、各航段、逐层的海流矢量图。结果显示,除高纬区域外,总体数据质量可信度较高。根据这次数据处理的经历,提出了未来取得更客观、精确的ADCP测流数据的技术性建议。此外,本文还阐述了ADCP资料的多学科分析和应用的国际进展,例如用于海洋生态学和海水悬浮体的研究等。

基于船载ADCP观测对半封闭海湾湾口断面潮流及余流的分析(英文)

基于对罗源湾可门水道的25小时连续走航ADCP观测,本文成功构建了沿走航断面共12个站位的连续海流时间序列,并对这些站位的潮流、余流以及潮通量等进行了分析。结果表明可门水道内的潮流为正规半日潮流,驻波性质明显,涨潮首先出现在水道中下层而退潮则首先发生在水道上层。水道内潮流为往复流,水道南部M2分潮流流速较大,并且其倾角自北向南逐渐增加。此外,水道两端的浅水区域内浅水分潮M4振幅较显著。可门水道内余流呈现出两层结构,20m以浅余流沿东北向流出海湾,并且出流的核心位置偏南,而20m以深的余流沿西南向流入湾内,入流的流核位于偏北的近底层区域。对潮通量的积分计算表明通过可门水道进入罗源湾的潮通量约为4.81x108m3。

ADCP测流在巢湖流域水资源监测中的应用

为满足巢湖湖(河)长制考核验收的需要,需对巢湖43个考核断面建设水资源监测站,对ADCP测流技术,以及走航式、水平式和垂线式3种测流设备进行介绍和比较,根据各种测流设备的适用范围和测流断面的特征,选择合适的建设方案,方案实施后,可以实现水质和水量同步监测,控制河流入湖污染总量,为湖(河)长制考核验收提供数据支持。

走航ADCP观测资料质量控制方法及应用

为完善目前走航ADCP观测资料质量控制尚未形成统一流程的问题,将走航ADCP观测资料质量控制归纳为船速获取、声速校正、偏角校正以及剖面数据处理四个主要步骤,并制定了一套较为系统的走航ADCP观测资料质量控制流程。以渤海辽东湾红沿河核电站周边海域船载走航ADCP观测为例,按照提出的流程进行走航ADCP观测资料的质量控制。通过对比原始观测数据,质量控制后的结果表明u分量流速剔除了23.56%的低可信度数据,而v分量流速剔除了25.96%的低可信度数据。10 m与15 m水深处的质量控制前后的流速-频数直方图表明,本文提出的流程能有效地降低观测随机性的影响。

60m船用多功能ADCP悬浮沙浓度测量及比测数据分析

本文简述了 6 0 m船用多功能 ADCP悬浮泥沙测量的理论依据 。

基于船载ADCP观测的红沿河核电站周边海域潮流–余流的分离计算

基于红沿河核电站取水口周边海域3个不同断面的船载ADCP短期重复走航观测资料,采用传统调和分析方法和L曲线方法对该资料进行潮流–余流分离计算,并通过对比潮流特征、分析水团运动和余流流向的关系,以及对分离后的潮流与余流进行回报,验证L曲线方法对观测时间较短、重复次数不多的走航ADCP资料进行潮流分离的合理性与有效性。结果表明:(1)应用L曲线方法分离的潮流特征与以往的观测结果较为一致,该方法可有效分离半日潮流与全日潮流,但本文采用的数据长度小于1个典型全日潮周期长度,故整个全日潮族以及区内流场动力方面的分析结果尚存不合理之处,还需采用观测时间较长、重复次数较多的走航观测资料改进;(2)分离后的余流近岸向南、离岸向北的分布,符合观测海域的温盐要素分布,余流结果具有合理性;(3) L曲线方法的回归值与实测瞬时流速线性拟合的相关程度较高,均方根误差为6 cm/s左右,相对误差百分比约为10%。该方法可拓展并推广到近海其他关键断面走航流速观测的潮流分离中,以获得流速特征与物质输运通量等重要信息。

沙埕港湾口断面潮流及余流特征分析

基于对沙埕港湾口断面的连续走航观测资料,成功构建了沿走航断面的10个站点的连续海流序列,并分析了潮流、余流、潮通量等水文要素。分析结果表明,沙埕港湾口水道潮流类型为正规半日潮流,涨潮最先出现在中下层而落潮最先出现在上层,涨(落)潮转流相差约为30min。水道内潮流为往复流,M2和S2分潮流流速较大,倾角基本沿水道主轴方向。沙埕港湾口断面余流呈2层结构,10m以浅基本为东南向余流流出湾口,核心位于湾口断面南侧。10m以深多为西北向流入湾内,入流核心位于湾口断面中部的底层区域。对潮通量的计算表明,通过湾口进入沙埕港的潮通量约为1.63×108m3。

2012年10月和12月南海北部海流的观测研究

基于2012年10月和12月两次南海北部走航ADCP和站位CTD等资料,分析了南海北部海流的流速结构和温盐特征。通过校正ADCP失准角,将ADCP流速测量精度控制在5 cm/s,并得到两个航次7个断面的流速数据。走航ADCP成功地观测到了南海西边界流和南海暖流,其中西边界流流幅和厚度分别为120 km和200 m,顺风流向西南,最大流速和流量范围分别为30～67 cm/s和0.74～9.70 Sv（1 Sv=106m3/s）;而暖流流幅和厚度分别为40 km和600 m,呈带状结构,逆风流向东北,最大流速和流量范围分别为12～18 cm/s和0.14～1.13 Sv。对海南岛东部同一断面不同时间的两次观测表明,海流的流速结构发生了一定的变化,10月观测时西边界流和暖流分别位于陆架附近的表层和陆坡附近200 m以深的次表层,而12月观测时暖流出现在陆架附近表层到800 m以深的全深度范围,西边界流则分布于暖流南北两侧。在海南岛南部17.1°N、109.9°E附近观测到有暖流通过,此暖流的位置是迄今为止所有报道中的最西侧。