流速流量監(jiān)測3

1、ADCP無線電遙控作業(yè)USGS1HADCP測流 利用多普勒原理的聲學(xué)多普勒剖面流速儀（ADCP)）測流技術(shù)在國際上已發(fā)展已趨成熟。本系統(tǒng)的流速傳感器采用側(cè)視水平ADCP（即H-ADCP），由于其安裝在河流或渠道的岸邊，水平發(fā)射波束涵蓋部分或整個(gè)寬度的水體，根據(jù)測得的一個(gè)水層的流速分布數(shù)據(jù)，結(jié)合“回歸法”或“流速一面積法”能實(shí)時(shí)測量并記錄河流或渠道的剖面流量，配合各種通訊手段，將測得的流量數(shù)據(jù)發(fā)至指定地點(diǎn)，構(gòu)成RTDM實(shí)時(shí)流量測量系統(tǒng)2用HADCP進(jìn)行流速流量自動監(jiān)測3HADCP傳感器美國地調(diào)局 USGS4應(yīng)用HADCP的流速流量測量系統(tǒng)組成1. 雙波束HADCP：一個(gè)水層的流速測量，水位測量2

2、. 計(jì)算機(jī)、（系統(tǒng)主機(jī)）：流速、水位數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、 計(jì)算流量、多信道數(shù)據(jù)通訊接口。3. 電纜及安裝支架 5時(shí)差法測速原理 當(dāng)水流狀況一定時(shí)，超聲波的傳播速度是一定的。順?biāo)鱾鞑r(shí)，實(shí)際傳播速度為聲速加上水流速度；逆水傳播時(shí)，實(shí)際傳播速度為聲速減去水流速度。于是，在河流上、下游二固定點(diǎn)之間，聲波順?biāo)湍嫠畟鞑ニ钑r(shí)間有一差別，測出這時(shí)間差別就能測得水流速度。 6時(shí)差法流速流量計(jì)算式中：V-垂直于測流斷面的水層平均流速；L-兩換能器之間的距離；t12-兩換能器之間聲波順?biāo)畟鬏敃r(shí)間；t21-兩換能器之間聲波逆水傳輸時(shí)間；-兩換能器之間聯(lián)線與斷面夾角，一般為45。7時(shí)差法在現(xiàn)場的示意圖8時(shí)差法

3、測流系統(tǒng)岸上儀器 超聲傳感器9一種時(shí)差法流量計(jì)10一種國產(chǎn)時(shí)差法流量計(jì)11時(shí)差法測流系統(tǒng)美國地調(diào)局 USGS1213時(shí)差法反射測速原理14聲學(xué)時(shí)差法流量計(jì)適用范圍流速10米/秒 +10米/秒,能自動判定流向。測速斷面寬度可達(dá)1000米，深寬比不小于1/50。流速測量的不確定度13。影響測流的主要因素聲波頻率、含沙量（水草氣泡）、測速層的相對水深、傳感器安裝角度及距離的準(zhǔn)確性等。15時(shí)差法流速流量計(jì)基本性能介紹一種國產(chǎn)產(chǎn)品的基本性能：工作頻率：50KH-100KH；聲道長度：0.5-400m；測速范圍：-4m/s-+4m/s；測速置信度：98%；信號輸出：RS232；功耗：5-40W；電源：24

4、VDC、或220VAC。 一種國外產(chǎn)品的技術(shù)性能A頻率：28200KHZ；B水中聲道長度：11000m（或更長）；C測速范圍：10m/s；D測速準(zhǔn)確度：2%（在聲道上）；5%（交叉聲道工作方式）E測速時(shí)間間隔：2、560min（5min間隔）；F輸出：RS232和BCD碼，0或420mA，05或10V，數(shù)字顯示；G電源：220VAC，工作功耗35VA，值守功耗5VA。 16聲學(xué)時(shí)差法流量計(jì)的特性可以用于各種大中小河流，能較準(zhǔn)確地自動測量流量 。流態(tài)紊亂，有正逆流的感潮河段也可以應(yīng)用。測量原理合理，能測得全斷面一個(gè)或幾個(gè)水層的平均流速，測速準(zhǔn)確度高。在國外，時(shí)差法流量計(jì)很早就被較廣泛地采用。HA

5、DCP是二十世紀(jì)末出現(xiàn)的、用于中小河流的聲學(xué)流量計(jì)。使用時(shí)差法流量計(jì)要在河的兩岸安裝聲學(xué)換能器，要鋪設(shè)很長的電纜，可能包括垮河電纜，并要有防雷保護(hù)，可能有很多困難。 不要在水草較多的河道安裝時(shí)差法流量計(jì)，聲程上的水草會阻擋聲束傳播，因光合作用水草冒出的氣泡也會阻擋聲束傳播。其它的水中聲學(xué)儀器也會受此影響。 17 時(shí)差法流量計(jì)的測速性能優(yōu)于 HADCP 測速準(zhǔn)確性好時(shí)差法測速時(shí)直接接收另一換能器發(fā)射的聲波，信號強(qiáng)，接收判別處理正確。直接測量聲脈沖傳輸時(shí)間，容易準(zhǔn)確測量。多普勒法接收的是水中氣泡、顆粒漂浮物的雜亂回波，信號很弱，不利于正確測量。 同時(shí)假定兩對稱點(diǎn)和斷面上相應(yīng)點(diǎn)的流速是一致的，不易準(zhǔn)

6、確測量。流速代表性好時(shí)差法的聲道 橫過了整個(gè)斷面。 HADCP往往只能測量岸邊一部分?jǐn)嗝娴乃畬恿魉?。應(yīng)用范圍大時(shí)差法可以測得較低流速，并能在很淺的水中工作 ，測速水層可寬達(dá)千米以上。而HADCP對斷面的寬深比有明確要求。常常只能測得數(shù)十米內(nèi)的流速。 HADCP能測得流速的剖面分布信息，而時(shí)差法只能測得整個(gè)聲層上的平均流速。18聲學(xué)多普勒流速流量計(jì) 這類儀器也應(yīng)用多普勒原理測量流速，和座底式ADCP差不多。將聲學(xué)傳感器安裝在測流斷面底部，向上方發(fā)射聲波，測量斷面上的流速分布，同時(shí)測得水位。 但它們能測量多于一條垂線的流速數(shù)據(jù)，用于渠道、管道和小河時(shí)能直接得到流量。 特點(diǎn)：能直接測量流量。 適用

7、于渠道、小河、非滿管流的管道。 儀器類型：能測量兩條垂線流速的ADFM。 能測量小型斷面平均流速的多普勒流 速流量計(jì)。 19能測量兩條垂線流速的ADFM（用于渠道）20能測量兩條垂線流速的ADFM（用于非滿管管道）21ADFM傳感器 岸上儀器22能測量小型斷面平均流速的多普勒流 速流量計(jì)原理圖23電磁法測量流量應(yīng)用電磁流量計(jì)要在所測斷面上布設(shè)一個(gè)能在整個(gè)斷面上產(chǎn)生磁場的大線圈，整個(gè)水流切割磁力線后產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，測量此電動勢后得到水流速度，再由斷面面積計(jì)算流量。這種儀器國內(nèi)應(yīng)用極少。特點(diǎn)： 能測量整個(gè)斷面的平均流速。 自動化程度高。 測流系統(tǒng)復(fù)雜，布設(shè)線圈很困難。 只能用于渠道和少量小河。24

8、電磁流量計(jì)原理圖25電磁流量計(jì)布設(shè)26測量水面流速的流速儀和流量測量 只測量水面流速，再從表面流速推求垂線或斷面平均流速。然后，根據(jù)浮標(biāo)法測流規(guī)定，由過水?dāng)嗝婷娣e計(jì)算流量。 特點(diǎn)： 測速時(shí)，儀器和人都不接觸水流。適 用于巡 測、橋測、洪水、枯季河道流量測量。 除浮標(biāo)法外，能用于自動測量。 流量測量的準(zhǔn)確性不高。 測量水面流速的方法有： 浮標(biāo)法 電波流速儀 掃描式雷達(dá)測速系統(tǒng)27電波流速儀簡介 電波流速儀架在橋上或岸上，向水面發(fā)射微波。利用水面反射微波的多普勒頻移測量水面流速，可以稱為微波多普勒測速儀。超聲波在空氣中傳播時(shí)衰減很快，只能在水中測量。而微波在空氣中傳播時(shí)衰減很小，因此電波流速儀可以

9、在陸上通過微波在空氣中的傳輸測得水面流速，屬非接觸式測量。 電波流速儀測得的是其發(fā)射接收天線對準(zhǔn)水面處的水面流速，也被認(rèn)為是一個(gè)點(diǎn)流速。 適用于較大流速。水面太平滑時(shí)，反射信號太弱，也會影響測速。28電波流速儀測速原理示意圖29LD15-1型電波流速儀 LD15-1Radar Current Meter 儀器性能指標(biāo):(Specification)1測量范圍： 流速 0.515m/s。 Measurement Range： （V）0.515m/s.2測量角度 ： (必要時(shí)可達(dá)60) 俯角（1）2060 方位角 (2) 030Measurement Angle ： angle of pitch

10、（1）2060 angle of position (2) 030 (special application: 60)3測量時(shí)段： （T）10，999秒任意選擇 (必要時(shí)可小于10秒 10s) Measurement period set： （T）10，999s （T） 10，999s randomly selected， 10秒 10s國家技術(shù)監(jiān)督局2000年3月19日頒發(fā)本產(chǎn)品的生產(chǎn)許可證。編號為： XK34-132-0028制造廠家：水利部南京水利水文自動化研究所30SVR-VP電波流速儀 Velocity Radar Gun 技術(shù)指標(biāo)Specification 1單人使用，總重1.3公

11、斤，手持測量或置于三腳架上。 2內(nèi)置可充電電池，連續(xù)工作8小時(shí) 3內(nèi)置俯仰角傳感器, 俯仰角自動改正，手動選擇水平角。 4抗正常跌落，防雨淋。 5測速范圍1-13米/秒,測速精度0.03米/秒 6環(huán)境溫度-30+70。 7電波發(fā)射錐度角12度。 8電波發(fā)射標(biāo)稱功率10毫瓦。 9電波頻率24GHz。制造廠家：美國德卡托電子公司 31固定自動測流的電波流速儀32掃描式雷達(dá)測速系統(tǒng)將雷達(dá)掃描技術(shù)用于電波流速儀測速，就構(gòu)成了掃描式雷達(dá)測速系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以固定安裝在岸上，掃描測量一片河面、海面上的流速分布。還可裝在直升飛機(jī)上在空中測量難以到達(dá)地區(qū)的水面流速。特點(diǎn)：能測得大量流速信息。 能測得較準(zhǔn)確的流量

12、。 用于河流的產(chǎn)品還在試用中。33河流雷達(dá)測速系統(tǒng)34“流速儀流量計(jì)” 這種方法也屬于流速面積法測量流量。使用此方法時(shí)，在渠道上人工建設(shè)一量水涵洞，變明渠水流為涵洞管流，該涵洞過水?dāng)嗝婷娣e是恒定的。在渠道輸水量變化范圍內(nèi)，涵洞始終是滿管出流。這樣，只要測得涵洞內(nèi)的平均流速就可測算流量。而涵洞平均流速可以由涵洞相應(yīng)位置的某點(diǎn)流速來推算。因此，在量水涵洞內(nèi)安裝一臺能長期工作且能自動記錄的流速儀，就構(gòu)成了一臺自記流量計(jì)。特點(diǎn)：簡單實(shí)用，準(zhǔn)確性好。 可用于平原渠道，應(yīng)用范圍廣。 自動測記水量的方法簡單可靠。35 LBX-7型渾(污)水流量計(jì)與量水涵洞水工建筑兩部分組成灌溉渠道量水系統(tǒng)流量計(jì)計(jì)數(shù)器儀器室量水涵洞 水工建筑物轉(zhuǎn)子水流方向 （V）（V）36LBX7型渾（污）水流量計(jì) 主要技術(shù)指標(biāo) ： 流速測量范圍： 0.23m/s 流量測量范圍： 0.33.0m3/s 連續(xù)工作時(shí)間： 1個(gè)月 精確度： 5% 制造廠家：水利部南京水利水文自動化研究所XK34-132-003037三種過水涵洞38一種農(nóng)用渠道（管道）水表（流量計(jì)）39水力學(xué)法測量流量利用河渠中