流速流量監(jiān)測(cè)

流速流量監(jiān)測(cè)第1頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月HADCP測(cè)流

利用多普勒原理的聲學(xué)多普勒剖面流速儀（ADCP)）測(cè)流技術(shù)在國(guó)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(cè)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(cè)量并記錄河流或渠道的剖面流量，配合各種通訊手段，將測(cè)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(cè)量系統(tǒng)第2頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用HADCP進(jìn)行流速流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)第3頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月HADCP傳感器美國(guó)地調(diào)局USGS第4頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用HADCP的流速流量測(cè)量系統(tǒng)組成1.

雙波束HADCP：一個(gè)水層的流速測(cè)量，水位測(cè)量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

第5頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)差法測(cè)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(cè)出這時(shí)間差別就能測(cè)得水流速度。

第6頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)差法流速流量計(jì)算式中：V---垂直于測(cè)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；θ---兩換能器之間聯(lián)線(xiàn)與斷面夾角，一般為45o。第7頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)差法在現(xiàn)場(chǎng)的示意圖第8頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)差法測(cè)流系統(tǒng)

岸上儀器超聲傳感器第9頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一種時(shí)差法流量計(jì)第10頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一種國(guó)產(chǎn)時(shí)差法流量計(jì)第11頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)差法測(cè)流系統(tǒng)美國(guó)地調(diào)局USGS第12頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第13頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)差法反射測(cè)速原理第14頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聲學(xué)時(shí)差法流量計(jì)適用范圍流速——－10米/秒~+10米/秒,能自動(dòng)判定流向。測(cè)速斷面——寬度可達(dá)1000米，深寬比不小于1/50。流速測(cè)量的不確定度——1～3％。影響測(cè)流的主要因素——聲波頻率、含沙量（水草氣泡）、測(cè)速層的相對(duì)水深、傳感器安裝角度及距離的準(zhǔn)確性等。第15頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)差法流速流量計(jì)基本性能介紹一種國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的基本性能：⑵工作頻率：50KH-100KH；⑶聲道長(zhǎng)度：0.5-400m；⑷測(cè)速范圍：-4m/s-+4m/s；⑸測(cè)速置信度：≥98%；⑺信號(hào)輸出：RS232；⑻功耗：5-40W；⑼電源：24VDC、或220VAC。

一種國(guó)外產(chǎn)品的技術(shù)性能A．頻率：28~200KHZ；B．水中聲道長(zhǎng)度：1~1000m（或更長(zhǎng)）；C．測(cè)速范圍：±10m/s；D．測(cè)速準(zhǔn)確度：±2%（在聲道上）；±5%（交叉聲道工作方式）E．測(cè)速時(shí)間間隔：2、5~60min（5min間隔）；F．輸出：RS232和BCD碼，0或4~20mA，0~5或10V，數(shù)字顯示；G．電源：220VAC，工作功耗35VA，值守功耗5VA。

第16頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聲學(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(dòng)測(cè)量流量。流態(tài)紊亂，有正逆流的感潮河段也可以應(yīng)用。測(cè)量原理合理，能測(cè)得全斷面一個(gè)或幾個(gè)水層的平均流速，測(cè)速準(zhǔn)確度高。在國(guó)外，時(shí)差法流量計(jì)很早就被較廣泛地采用。HADCP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(zhǎng)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(huì)阻擋聲束傳播，因光合作用水草冒出的氣泡也會(huì)阻擋聲束傳播。其它的水中聲學(xué)儀器也會(huì)受此影響。

第17頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

時(shí)差法流量計(jì)的測(cè)速性能優(yōu)于HADCP

測(cè)速準(zhǔn)確性好——時(shí)差法測(cè)速時(shí)直接接收另一換能器發(fā)射的聲波，信號(hào)強(qiáng)，接收判別處理正確。直接測(cè)量聲脈沖傳輸時(shí)間，容易準(zhǔn)確測(cè)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(hào)很弱，不利于正確測(cè)量。同時(shí)假定兩對(duì)稱(chēng)點(diǎn)和斷面上相應(yīng)點(diǎn)的流速是一致的，不易準(zhǔn)確測(cè)量。流速代表性好——時(shí)差法的聲道橫過(guò)了整個(gè)斷面。HADCP往往只能測(cè)量岸邊一部分?jǐn)嗝娴乃畬恿魉?。?yīng)用范圍大——時(shí)差法可以測(cè)得較低流速，并能在很淺的水中工作，測(cè)速水層可寬達(dá)千米以上。而HADCP對(duì)斷面的寬深比有明確要求。常常只能測(cè)得數(shù)十米內(nèi)的流速。

HADCP能測(cè)得流速的剖面分布信息，而時(shí)差法只能測(cè)得整個(gè)聲層上的平均流速。第18頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聲學(xué)多普勒流速流量計(jì)

這類(lèi)儀器也應(yīng)用多普勒原理測(cè)量流速，和座底式ADCP差不多。將聲學(xué)傳感器安裝在測(cè)流斷面底部，向上方發(fā)射聲波，測(cè)量斷面上的流速分布，同時(shí)測(cè)得水位。但它們能測(cè)量多于一條垂線(xiàn)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(cè)量流量。適用于渠道、小河、非滿(mǎn)管流的管道。儀器類(lèi)型：能測(cè)量?jī)蓷l垂線(xiàn)流速的ADFM。能測(cè)量小型斷面平均流速的多普勒流速流量計(jì)。

第19頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月能測(cè)量?jī)蓷l垂線(xiàn)流速的ADFM

（用于渠道）第20頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月能測(cè)量?jī)蓷l垂線(xiàn)流速的ADFM

（用于非滿(mǎn)管管道）第21頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ADFM

傳感器岸上儀器第22頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月能測(cè)量小型斷面平均流速的多普勒流

速流量計(jì)原理圖第23頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電磁法測(cè)量流量應(yīng)用電磁流量計(jì)要在所測(cè)斷面上布設(shè)一個(gè)能在整個(gè)斷面上產(chǎn)生磁場(chǎng)的大線(xiàn)圈，整個(gè)水流切割磁力線(xiàn)后產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，測(cè)量此電動(dòng)勢(shì)后得到水流速度，再由斷面面積計(jì)算流量。這種儀器國(guó)內(nèi)應(yīng)用極少。特點(diǎn)：能測(cè)量整個(gè)斷面的平均流速。自動(dòng)化程度高。測(cè)流系統(tǒng)復(fù)雜，布設(shè)線(xiàn)圈很困難。只能用于渠道和少量小河。第24頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電磁流量計(jì)原理圖第25頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電磁流量計(jì)布設(shè)第26頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)量水面流速的流速儀和流量測(cè)量

只測(cè)量水面流速，再?gòu)谋砻媪魉偻魄蟠咕€(xiàn)或斷面平均流速。然后，根據(jù)浮標(biāo)法測(cè)流規(guī)定，由過(guò)水?dāng)嗝婷娣e計(jì)算流量。特點(diǎn)：——測(cè)速時(shí)，儀器和人都不接觸水流。適用于巡測(cè)、橋測(cè)、洪水、枯季河道流量測(cè)量。

——除浮標(biāo)法外，能用于自動(dòng)測(cè)量。

——流量測(cè)量的準(zhǔn)確性不高。測(cè)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(cè)速系統(tǒng)第27頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電波流速儀簡(jiǎn)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(cè)量水面流速，可以稱(chēng)為微波多普勒測(cè)速儀。超聲波在空氣中傳播時(shí)衰減很快，只能在水中測(cè)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在陸上通過(guò)微波在空氣中的傳輸測(cè)得水面流速，屬非接觸式測(cè)量。電波流速儀測(cè)得的是其發(fā)射接收天線(xiàn)對(duì)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(hào)太弱，也會(huì)影響測(cè)速。第28頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電波流速儀測(cè)速原理示意圖第29頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月LD15-1型電波流速儀LD15-1RadarCurrentMeter儀器性能指標(biāo):(Specification)1．測(cè)量范圍：流速0.5~15m/s。

MeasurementRange：（V）0.5~15m/s.2．測(cè)量角度：(必要時(shí)可達(dá)60°)

俯角（θ1）20~60°

方位角(θ2)0~30°MeasurementAngle：

angleofpitch（θ1）20~60°angleofposition(θ2)0~30°(specialapplication:60°)3．測(cè)量時(shí)段：（T）10，…999秒任意選擇

(必要時(shí)可小于10秒<10s)Measurementperiodset：（T）10，…999s

（T）10，…999srandomlyselected，10秒<10s國(guó)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(hào)為：XK34-132-0028制造廠家：水利部南京水利水文自動(dòng)化研究所第30頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SVR-VP電波流速儀VelocityRadarGun

技術(shù)指標(biāo)Specification

1．單人使用，總重1.3公斤，手持測(cè)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(dòng)改正，手動(dòng)選擇水平角。

4．抗正常跌落，防雨淋。

5．測(cè)速范圍1-13米/秒,測(cè)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(chēng)功率10毫瓦。

9．電波頻率24GHz。制造廠家：美國(guó)德卡托電子公司

第31頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月固定自動(dòng)測(cè)流的電波流速儀第32頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月掃描式雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)將雷達(dá)掃描技術(shù)用于電波流速儀測(cè)速，就構(gòu)成了掃描式雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以固定安裝在岸上，掃描測(cè)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(cè)量難以到達(dá)地區(qū)的水面流速。特點(diǎn)：能測(cè)得大量流速信息。能測(cè)得較準(zhǔn)確的流量。用于河流的產(chǎn)品還在試用中。第33頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月河流雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)第34頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月“流速儀流量計(jì)”

這種方法也屬于流速面積法測(cè)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(guò)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(mǎn)管出流。這樣，只要測(cè)得涵洞內(nèi)的平均流速就可測(cè)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(lái)推算。因此，在量水涵洞內(nèi)安裝一臺(tái)能長(zhǎng)期工作且能自動(dòng)記錄的流速儀，就構(gòu)成了一臺(tái)自記流量計(jì)。特點(diǎn)：簡(jiǎn)單實(shí)用，準(zhǔn)確性好?？捎糜谄皆溃瑧?yīng)用范圍廣。自動(dòng)測(cè)記水量的方法簡(jiǎn)單可靠。第35頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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）第36頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月LBX—7型渾（污）水流量計(jì)

主要技術(shù)指標(biāo)：流速測(cè)量