水文测流系统简介


长期以来尽管管道流量的自动在线监测技术已很成熟并得到广泛应用,但天然河道和明渠流量的自动监测一直没有很好的解决办法。经典的传统方法是采用量水堰,也就是通过观测水位来推求流量。这些所谓的“流量计”其实只是安装一个水位计。该方法要求渠道有稳定的水位流量关系,否则流量精度难以保证。根据现场情况,这种方法的流量精度在10-20%之间。

近几年随着新型测流仪器的发展,部分天然河道和明渠流量的自动监测已成为可能,水利部经过多年的设备引进和应用研究,于2006年发布了《声学多普勒流量测验规范》SL337-2006。全国各地一些重要水文测验断面开始采用自动流量测量成果。

在线测流仪器有超声波和雷达波两种,都是采用多普勒原理。这两种仪器都是直接测量水流速度,流速测量精度在厘米级和毫米级,然后通过水力学计算方法获得流量数据,随仪器都配有专门的流量计算软件,无需用户自己计算。

流量信息的传输主要采用移动通信公司的GPRS/CDMA公网,然后接入用户计算机系统。有条件的站点可以直接接入互联网,进入用户计算机系统

 

1.流量自动监测系统的组成

 

流量监测系统通常包括:在线流量/水位传感器、遥测端机、无线通信设备和中心站。为保证系统不间断运行,供电系统通常采用太阳能。有条件的站点可以采用交流供电:

2.流量计选型考虑

流量计的选择主要考虑测流环境和精度要求。声学流量计原始观测值都是流速,从观测到的原始流速推算断面平均流速,然后乘以断面面积获得断面流量。断面上流态的不一致性和不稳定性使得很难获得准确的断面平均流速,流量观测精度很难把握。因此,虽然流量计都有内置流量计算功能,但也提供外部标定功能,允许根据外部获得的精确流量数据对流量计进行标定,采用标定后的新算法计算流量。在做流量测量项目时,一定要把流量标定作为重要内容之一。

2.1小型渠道用单波束多普勒流量计

这类流量计采用单波束测量断面上一条垂线上的平均流速,同时自带一个压力水位计测量水位,预先在仪器内置入断面形态参数,通过仪器内置的流量计算函数获得流量。由于只能采集一条垂线上的流速数据,所以适合用在流态稳定的小型渠道。

2.2大型管道、渠道及天然河流用声学多普勒流速剖面仪(ADCP

 

这种流量计有两种结构,水平ADCPV-ADCP

 

--水平ADCP H-ADCP

水平ADCP采用两个波束测量水中某一层上多个剖面单元的流速,同时自带水位计(压力式和超声波式)测量水位,事先在仪器内置入断面形态参数,建立流量计算函数,过仪器内置的流量计算函数获得流量。也可以通过其它方式获得流量对该流量计进行标定。

该流量计根据河面宽度,对水深有要求。水深一般要大于1,以保证水平波束不碰触水面及河底。

 

水平ADCP的两个波束成一定角度,可以测量流速方向,做流向改正,获得该层剖面的准确流速,以消除流态紊乱对测量精度的影响。

水平ADCP有三种频率可选,剖面范围分别为2070300。适用于不同宽度的河面。

   

---座底式ADCP V-ADCP

 

V-ADCP的测流原理与H-ADCP相同,但换能器是安装在河流底部,向水面发射三束测流波束,获得三个方向上、多个水流层面的精确流速。水下换能器上带有超声波水位计。通过事先输入的断面形态,建立流速-流量函授关系推算流量。由于传感器安装在河底,可适应很浅的水流。

 

2.3 电波测流系统(SVR

 

电波测流系统采用雷达多普勒测速原理,以非接触方式测量水面流速,特别适合不具备入水安装测量仪器的场合,如大洪水期测流和腐蚀性流体测流。

电波测速传感器安装在桥面或岸边的建筑物上,也可悬挂安装在过河缆道上。根据水面宽度可选择多个测速传感器。

电波测速传感器能测到的最低流速为0.2/秒。低于该流速是输出的流速数据为0

adcp 电动遥控三体船

svr 电波流速传感器

微型adcp

 

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