测量方案讲课教案.docx

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测量方案讲课教案

声学多普勒流速剖面仪流量测量方案

一：

声学多普勒流速测量方法简介

声学多普勒流速剖面仪是英文AcousticDopplerCurrentProfilers的简称,是利用声学多普勒原理进行研制的,是目前世界上最为先进的河流流速流量实时测量设备,自1981年在美国诞生以来，随着技术不断进步和日益完善，已从海洋测量逐步应用于河流流量测量，测量精度也得到很大的提高。

从最初的盲区1m以上，降低到所谓的“零盲区”，剖面单元缩小到目前的0.05～0.25m，使其在宽浅河流上的应用成为可能。

该种测量方法分为两大类，即走航式声学多普勒流速法和固定式声学多普勒流速法。

声学多普勒产品简介

声学多普勒测量产品是美国生产的多点阵列声学多普勒剖面流速流量测量产品,它能沿声波传输方向上,等间隔同时测量100个以上点流速.正是这一性能加上数字处理技术,使得声学多普勒测量产品得到广泛应用.

例如便携式可安装在水面,就可一次性测量从水面到河底这一条垂线上几十到上百个点流速及河底深度.

固定式安装在河边,它可一次性测量从河边到河对岸一条线上几十到上百个点流速,这些功能在一些特殊场合（如发洪水,污水,几十深的水下的测速）有着广泛应用及需求.

1：

走航式声学多普勒测量法（ADCP）

走航式声学多普勒流速测流法是一种需渡河载体（如小船）的游动式测流设备，因为它一次能同时测出河床的断面形状、水深、流速、流向以及流量，适用于大江大河的流量监测与水流的流态分析。

该ADCP的主机和换能器装在一防水容器内，工作时换能器全部浸入水中，通过防水电缆与便携式计算机相连，所有的操作控制在便携式计算机上进行。

ADCP只需要跟随小船等载体在河流断面上移动即可。

全套系统由蓄电池供电，也可以用交流供电，ADCP的换能器一般由3个或4个发射头构成，它们可以向水下发射在空间互成一定角度的3束或4束超声波（4束超声波最佳），这些超声波在由水面射向河底的穿行过程中不断地经水中的固体颗粒、气泡和河底反射回来。

根据这些返回信号的频率可以测出ADCP和各水层以及河底的相对位移速度，其中ADCP与河底的相对速度即是船速，扣除船速便可以求取各层水流对河底的流速。

根据河底返回速度分量结合测得的船行方位便可求取水流的真实方向。

根据河底返回信号的时间测出水深。

ADCP由河这岸向对岸穿行测量一次，便可测出经过各点的水深以及流速的大小和方向，将流速矢量对河床水流断面进行积分，便得到了河床流量。

因为采用的是矢量积分，所以所测流量的大小与ADCP渡河路径无关。

测量所得小船行驶轨迹与水流流向图：

测量所得剖面图：

测量结果可以显示每一层、每一条垂线上的三维流速及其每个小单元的流量值。

软件自动将每个小单元的流量进行积分，最后得到整个断面的总流量值。

2：

固定式声学多普勒测量法

（1）定点垂线式声学多普勒流速法（V-ADCP）

定点垂线式声学多普勒流速法主要采用走航式声学多普勒传感器,该换能器装在一防水容器内并置于水面,由此测量出从水面到河底每一层流速.依据典型垂线法或能坡法计算河道流量.

下图为能坡法测量示意图：

（2）水平固定声学多普勒流速法（H-ADCP）

水平声学多普勒流速法主要由一到三个超声波探头组成，两束沿水平方向发射，利用多普勒原理测量本层水流某一段上各点的二维流速，另一束向上发射用来测量水深（可不用）。

其工作原理是一种将探头固定安装在水面下某一水深处使用的仪器，使探头上的两个声学传感器位于同一平面上，两个超声波传感器成一定角度向对岸发射，超声波遇到水中的气泡杂质等其频率发生变化，根据频率大小计算出本层水流某一段上各点的二维流速；另一束超声波向上发射，遇到水面反射测得水深。

根据预先建立的数学模型得到断面平均流速，再根据河道的实际过流面积计算出流量值。

如果断面是规则不变，利用流速面积法积分得到流量精度可达5%以内。

如果是不规则断面则主要取决于建立数学模型的精度或取决于率定的精度。

该仪器采用最新的声学多普勒技术，具有结构简单，安装方便（所有设备集中在河流一边），再加上水文部门对其管辖河流的流速流量关系有较深的了解并积累大量的试验数据，因此受到水文部门的欢迎，在美国已大量采用。

其流量计采用一体化结构，将换能器和电子部件集中在一个密封容器内，工作时全部浸入水下，通过防水电缆传输信息。

它可作为独立的流量计进行流量在线实时监测。

同层双声路多点流速测量仪

单声路多点流速测量仪

流速测量采用单个声路，并将该传感器安装水下某一层面，如下图

二：

固定声学多普勒流速法及优缺点

1:

水平双声路

目前双声路声学多普勒流速法必需是水平安装,其中两个声路一个向上游另一个向下游发射,第三个声路垂直向上测量水深.如下图

工作时两个传感器轮换发射声波，准确测量出该层面从左到右不同距离上，两个方向上一百多个流速点数据。

再由现场流速流量积算仪依据流速点数据、河道断面、水力学流量计算模型算出河道瞬时流量。

双声路多点流速测量示意图

双声路多点流速测量的特点是造价较高，配置复杂，在河道水深满足的情况下测宽河道达可以300米，精度也较高。

但测量的点流速均是同一层面，在水

位较深且变动大，流态不稳时有一定误差。

缺点:

●垂直声路测量水深常不稳定,结合压力传感器同样不稳.不如传统浮子式稳定可靠.

●双声路声学多普勒传感器必需是水平安装,但现场不可能实现,安装偏差1左右度很正常,这样一来水平双波束变成上下两个层面,波束打的越远测点间距离越大,两点流速整合误差也越大.

2、单声路多点流速测量仪

流速测量采用单个声路，并将该传感器安装水下某一层面，如下图

单声路多点流速测量仪

工作时传感器发射声波，准确测量出该层面从左到右不同距离上，上百个流速点数据。

再由现场流速流量积算仪依据点流速数据、河道断面、水力学流量计算模型算出河道瞬时流量。

其特点是造价较低，配置灵活，适合5至300米以内宽度的河道测量。

测量示意图如下：

单声路多点流速测量示意图

三：

单声路多普勒多点剖面仪测流方案及优点

1:

单声路多普勒多点剖面仪测流方案

水平单声路

该方案适合水位变化不大,流态稳定河道.

水平双声路（两个单声路同层安装）

该方案同样适合水位变化不大,流态稳定河道.但增加一个测量声路,稳定性、可靠性及测量精度更高.

测量示意图如下:

月生活费人数（频率）百分比

不同水平双声路（两个单声路不同层安装）

该方案适合水位变幅大,流态稳定河道.增加一个测量声路即可测量两个水平层面流速,这样一来计算河道断面流量的稳定性、可靠性及测量精度更高.

测量示意图如下:

1

当河流水位处于较高状态时，两个单声路换能器可以分时进行测量，测量精度会大大提高。

当河流水位处于较低位置时，上面换能器有可能暴露于空气中，下面换能器也能正常工作，保证了在任何水位情况下都能够对河流的流速流量进行监控。

1、你一个月的零用钱大约是多少？

木质、石质、骨质、琉璃、藏银……一颗颗、一粒粒、一片片，都浓缩了自然之美，展现着千种风情、万种诱惑，与中国结艺的朴实形成了鲜明的对比，代表着欧洲贵族风格的饰品成了他们最大的主题。

垂线式单声路

在一些不具备水平安装测量的条件下可以做垂线式安装，此应用特别适合网河区巡测和船只较多的河道断面，运行成本低。

如同浮标式，由水面往水底测量。

或者从水底往水面进行测。

“漂亮女生”号称全国连锁店，相信他们有统一的进货渠道。

店内到处贴着“10元以下任选”，价格便宜到令人心动。

但是转念一想，发夹2.8元，发圈4.8元，皮夹子9.8元，好像和平日讨价还价杀来的心理价位也差不多，只不过把一只20元的发夹还到5元实在辛苦，现在明码标价倒也省心省力。

测量示意图如下:

1

在需要测量的河流断面上寻找比较具有代表性的一条或两条垂线，然后竖直向上或者竖直向下进行测量，然后将安装的ADCP长期或间断监测这一断面代表垂线的流速，再同走航ADCP资料对比分析，建立断面流速与代表垂线ADCP流速的相关关系，分析其代表性及误差，即可推求断面流量。

创新是时下非常流行的一个词，确实创新能力是相当重要的特别是对我们这种经营时尚饰品的小店，更应该勇于创新。

在这方面我们是很欠缺的，故我们在小店经营的时候会遇到些困难，不过我们会克服困难，努力创新，把我们的小店经营好。

斜线式单声路

斜线单声路主要用于比较窄，深的河道或者渠道中，将单声路多普勒流速仪安装于靠近河底位置。

竖直方向上，换能器往水面太高一定角度，水流方向上，换能器与水流方向成一定夹角，保证测量到的点流速数据尽量多。

提高测量稳定性与精度。

示意图如下：

因此不难看出，自制饰品在校园里也大有市场所在。

对于那些走在流行前端的女生来说，〝捕捉〞新事物便〝捕捉〞到了时尚与个性。

2:

单声路声学多普勒测流方案的优点

单声路价格

功能性手工艺品。

不同的玉石具有不同的功效，比如石榴石可以促进血液循环，改善风湿和关节炎；白水晶则可以增强记忆力；茶晶能够帮助镇定情绪，缓解失眠、头昏等症状。

顾客可以根据自己的需要和喜好自行搭配，每一件都独一无二、与众不同。

单声路声学多普勒流速仪结构简单，制作工艺比其他同类产品简单，成本低。

因此比其他同类产品在价格上要便宜很多，一般为同类产品的1/3左右。

特别适用于国内许多中小型河道渠道的流速流量监控。

据了解，百分之八十的饰品店都推出“DIY饰品”来吸引顾客，一方面顺应了年轻一代喜欢与众不同、标新立异的心理；另一方面，自制饰品价格相对较低，可以随时更新换代，也满足了年轻人“喜新厌旧”的需要，因而很受欢迎。

隐蔽安装

由于单声路声学多普勒流速仪结构简单，体积小。

安装起来特别方便，对于防盗以及防冲击等都能够得到好的解决。

而且安装成本低。

如对于永久性水文站，可以建设专门的水位流速测量井。

其主要用于比较专业的水文站等。

如对于国内一些灌区，需要监测的河流渠道比较多，而且野外条件差，如果建设专门的测量井会增加很大的成本，而且施工起来也不方便，面对此情况，可以采取保护管方式安装：

在一圆管内制作可以上下滑动的装置，然后将换能器探头安装在可以上下滑动的装置上，放置于需要测量的水层深度，管上开一测量孔，然后用导声玻璃将测量孔封住。

这就做成了一简易测量井。

施工成本会降低很多。

10、如果学校开设一家DIY手工艺制品店，你希望＿＿＿＿＿

为此，装潢美观，亮丽，富有个性化的店面环境，能引起消费者的注意，从而刺激顾客的消费欲望。

这些问题在今后经营中我们将慎重考虑的。