聲學(xué)多普勒剖面系統(tǒng)ADCP選址技巧

使用聲學(xué)多普勒水流剖面系統(tǒng) (ADCP) 進(jìn)行河流流速和流量測(cè)量時(shí)，最常被忽視的錯(cuò)誤或問(wèn)題來(lái)源之一是選址。

您可能在儀器操作、安裝等方面做到一切正確，但是如果您選擇的地點(diǎn)違反了 ADCP 河流測(cè)量的基本假設(shè)，那么您仍然無(wú)法獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

選擇測(cè)量地點(diǎn)時(shí)，目標(biāo)是能夠測(cè)量代表平均河道流速的速度。理想情況下，將有一段適當(dāng)長(zhǎng)度的順直河道，不受河道彎曲、水中障礙物、流入、流出等造成的流動(dòng)干擾。

一般建議，測(cè)量或安裝位置應(yīng)在任何流動(dòng)干擾源的上游和下游至少 5-10 個(gè)河道寬度，這樣可保持充分的線(xiàn)性距離，從而使任何湍流、渦流、上升流、回水效應(yīng)等均能穩(wěn)定為均勻而穩(wěn)定的水流。

河道中的植物生長(zhǎng)會(huì)對(duì)水流情況產(chǎn)生影響，河道的底部地形也會(huì)產(chǎn)生影響，因?yàn)樗嬉韵驴赡艽嬖诓豢梢?jiàn)的顯著流動(dòng)干擾源。

使用多波束聲學(xué)多普勒測(cè)流系統(tǒng)時(shí)請(qǐng)注意的相關(guān)事項(xiàng)。

同質(zhì)條件

使用任何多波束聲學(xué)多普勒測(cè)流系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量的基本假設(shè)之一是，各個(gè)波束在相似條件下進(jìn)行測(cè)量，因此各個(gè)波束的平均速度將提供準(zhǔn)確的平均速度。

空間平均

使用多波束聲學(xué)多普勒測(cè)流系統(tǒng)（如 RiverSurveyor S5/M9、SonTek-SL 和 SonTek-IQ），報(bào)告的速度是單個(gè)聲束測(cè)量的速度的平均值，這些聲束非常窄。報(bào)告的速度近似于根據(jù) 2、3 或 4 個(gè)波束測(cè)量的速度計(jì)算出的空間平均值，平均面積隨著與系統(tǒng)的距離而增加。SonTek 系統(tǒng)的離軸波束角為 25 度*，因此在距系統(tǒng)的任何特定距離（即范圍）處，波束間隔的距離為 (0.93 x 范圍)。例如，使用 2 波束 SonTek-SL 系統(tǒng)，在 10m 范圍內(nèi)，波束間隔為 9.3m。

湍流/渦流

當(dāng)河道中存在明顯的湍流或渦流時(shí)，各個(gè)波束可能會(huì)在截然不同的條件下進(jìn)行測(cè)量（因此違背了均質(zhì)條件的假設(shè)），從而導(dǎo)致其平均流速明顯不同于實(shí)際平均流速。例如，在某些情況下，大渦流會(huì)導(dǎo)致波束測(cè)量相反方向的速度，從而導(dǎo)致平均速度為零。河道中通常存在一定程度的湍流或渦流，尤其是自然河道，但在適當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)對(duì)速度數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，有助于改善結(jié)果。如速度誤差和相關(guān)性等參數(shù)將提供測(cè)量均勻性指示。

磁場(chǎng)影響

另一個(gè)選址考慮因素是局部磁場(chǎng)，它會(huì)影響配備羅盤(pán)的系統(tǒng)，例如 RiverSurveyor S5/M9/RS5。磁干擾源可能包括鋼橋、混凝土橋梁、結(jié)構(gòu)中使用的鋼筋以及電力線(xiàn)。

以下示例顯示了河流橫斷面的帶有速度矢量的船跡，其附近的橋柱對(duì)羅盤(pán)造成了磁干擾：

根據(jù)可用的測(cè)量地點(diǎn)，上述建議和考慮可能并不總是可行的，在選擇地點(diǎn)時(shí)牢記基本假設(shè)非常重要。