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1、多普勒流速仪流量测验技术规定XXXX年XX月局长:总工程师:核准:审定:审查:编写:参加人员:1 前言12 仪器设备的选用12. 1声学多普勒流速剖面仪(ADCP)13. 1.l已有设备14. 1.2ADCP技术指标22.2 外部传感器32.2.1 全球定位系统32.2.2 罗经42.2.3 测深仪52.2.4 导航系统52.3 比测仪器62.3.1 流速仪62.3.2 流速流向仪62.4 设备的选用72.4.1 ADCP选用72.4.2 外部传感器选用73系统连接和安装要求83 .1系统连接84 .2设备安装83.2.1 ADCP探头安装83.2.2 外部罗经的安装93.2.2.1外部磁罗经
2、安装93.2.3GPS安装134野外施测要求134. 1测前准备135. 1.l声学多普勒流速仪自检136. 1.2设备检查144.2文件设置144.2.1 数据文件名格式144.2.2 文件注释144.2.3 设置通讯口154.2.4 用户选项154.2.5 单位164.2.6 参考164.2.7 配置向导164.2.8 检查设置参数174.2.9 保存配置文件184.2.10 时间设置184.2.11 ADCP处理参数设置184. 3施测194.1.1 单次施测要求204.1.2 测次流量要求204.1.3 记录214.1.4 现场审查215资料处理方法225. 1水边距的计算方法225.
3、1 垂线水深摘录225.2 流量225.3 单次断面流速、流向及垂线平均流速235.5最大流速241.6 最大水深241.7 断面水文特征值251.8 悬移质输沙率251.9 悬移质颗粒级配266 率定比测方法266.1 1断面流量的率定比测266.2 测点流速、流向的率定比测266.3 寡函数指数率定277 声学多普勒流速仪年度检查278 质量保证体系288.1 1加强全面质量管理298.2 编制项目质量计划298.3 做好资源合理可靠配置308.4 强化过程动态质量控制30附录L声学多普勒流速仪流量测验记载表附录2：悬移质含沙量测验记录表附录3：声学多普勒流速仪流量及输沙率计算表多普勒流速
4、仪流量测验技术规定1前言为了更好地应用声学多普勒流速仪进行流量测验,保证声学多普勒流速仪在流量测验操作中规范化及数据处理的一致性，在执行水利部水文行业标准”声学多普勒流量测验规范”(SL337-2006)的基础上，结合公司对该仪器设备的配置情况，在水文下游局声学多普勒流速仪使用规定和水文下游局关于多普勒流速仪流量测验的补充规定的基础上完善，供公司在使用声学多普勒流速仪进行流量测验时遵循。2仪器设备的选用2.1 声学多普勒流速剖面仪(ADCP)2.1.1 已有设备公司目前使用的声学多普勒流速剖面仪均是RDInstruments公司(SanDiego,California)制造的走航式监测系列AD
5、CPo主要有两种规格三种频率的ADCP,具体有：1) BroadbandADCP600Khz2) RioGrandeADCP300Khz3) RioGrandeADCP600Khz4) RioGrandeADCP1200Khz图 2. 1 Broadband ADCP图 2. 2 Rio Grande ADCP2.1.2 ADCP技术指标各种型号声学多普勒流速剖面仪的工作参数见下表。表2.1ADCP的主要工作参数系列RioGrandeBroadban系统频率(khz)1200600300600最小盲区(m)0.250.250.750.5最大工作水深(m)206013060流速范围5ms(缺省值
6、)、20ms(最大值)流速准确度水流速度的0.5%5mms流速分辨率1mm/s测验单元个数根据需要设置，可多达128个波束角20波束排列4个波束，凸型回波强度精密度：1.5dB(相对测量)回波强度动态范围80dB发射速率2Hz（典型）温度量程-545温度精密度0.4温度分辨率0.OloC倾斜量程15倾斜准确度0.5倾斜分辨率0.or罗经长期准确度2罗经精密度0.5罗经分辨率0.01罗经允许最大倾角15注:(D工作参数中最大工作水深是理想条件下的指标。随着含沙量增大，其实际工作水深会减小。(2)高含沙量的影响与声学多普勒流速仪的频率有很大关系。频率越高，声波穿透能力越差，对含沙量越敏感；频率越低
7、，声波穿透能力越强，对含沙量越不敏感。2.2 外部传感器目前公司主要采用的外部传感器有全球定位系统(GPS)和罗经。2.2.1 全球定位系统1)星站差分GPS图 2.3 NAVCOM SF 2050（；双频星站差分全球范围提供15厘米以内的单台定位精度。该定位系统的DGPS改正信号是采用StarFireTM网络在全球范围内提供发布服务，并通过Inmarsat静止卫星进行广播，无须建立当地的基准站或后处理。主要技术指标:平面定位精度：小于15CnI数据接口：2个串口，从120ObPS到11520ObPSGPS采用NMEA0183GGA格式输出。2)RTKGPS公司有TRIMBLE4700/R7两
8、种设备，均属于天宝公司RTKGPS产品。RTK(RealTimeKinematicsRealTimeKinematics)是利用载波相位进行实时定位，属于距离差分。主要动态技术指标：平面定位精度：10mm+0.5ppmRMS垂直定位精度：20mm+l.OppmRMS距离：TRlMBLE4700一般作业不要超过15km,TRIMBLER7一般作业不要超过30km。3)信标GPS信标GPS采用了先进的数字化设计，可自动和手动设定接收全球283.5k325kHz任意频率，并可免费接收全天候的差分信息。满足国际灯塔协会(IALA)规定的严密性和可靠性。图2.5TRIMBLEDSM132GPS定位精度：
9、1mRMS2.22罗经1)磁罗经KVHAutoComplOO电子罗盘是美国KVH公司生产的具有先进工艺水平及微处理器控制的磁门罗盘子系统，误差小、精度高(定北误差VI0),可提供模拟和数字两种数据Q主要技术指标：精度:0.5重复性：0.2分辨率：0.1响应时间：O.Is图 2.6 KVH AutoCompl OO 罗经2)GPS罗经GPS罗经是泰雷兹(THALES)导航定位公司设计的3011型，它是一种不受铁质船影响，以每秒10个数据实时提供0.5度定向精度的罗经。图2. 7 GPS罗经主要技术指标：定向精度：0.5度RMS最大角速度：25度/秒角度分辨率：0.01度更新率：IOHz2.2.3
10、测深仪测深仪选用无锡海鹰公司生产的SDHT3D或HY1600数字测深仪,图2.8 SDH-13D测深仪根据项目测验的实际情况和技术要求增加Q技术性能：发射功率：50watts工作频率：2082kHz测深量程：0.35-123m测深精度：0.4%5cm声速调整(数字)：1300-1700ms量化显示方式：四位0.5英寸高亮度LED通讯方式：一个RS232双向串口、9600bps,8N1在与ADCP软件连接时，需将数据转换为DBT格式。2.2.4 导航系统实时导航可选用Hypack或南方海洋测量软件，主要用于测船的实时导航和GPS和测深仪数据的采集。主要功能：实时导航、平面位置和水深数据的采集。2
11、.3 比测仪器为了对ADCP进行率定，选用转子式流速仪（流速流向仪）和测深仪进行比测。2.3.1流速仪2.3.2流速流向仪目前，公司有ZSX-3直读流速流向仪和SLC9-2海流计两种型号,在受潮流、感潮、流向紊乱时应采用流速流向仪和海流计比测。ZSX-3直读流速流向仪技术指标：流速0.20-3.Om/s流向0360。方位角测量精度：流速L5%o0.002m/s、流向:3工作水深：25mSLC9-2海流计技术指标：流速0.033.5ms流向O360。方位角测量精度：流速1.5%、流向：4。2.4 设备的选用2.4.1 ADCP选用水文站用于基本资料收集时，统一选用600KhzADCPo项目组可根
12、据测验断面水文特性(水深、流速、含沙量等)综合考虑，尽量选择适用的高频率ADCP来提高测验精度。2.4.2 外部传感器选用根据ADCP安装船只和现场环境，选用合适的传感器用于校正ADCP内部传感器失效导致的流速、流向和流量误差。(1)当ADCP进行流量测验时，受外界干扰内部罗经受到影响则应选用外部罗经。(2)当外部磁罗经不能以线性变化时选用GPS罗经。(3)当ADCP因底跟踪(BTM)失效导致流量偏小时，应考虑采用GPS(GGA)代替底跟踪(BTM)测量船速。(4)若需摘录ADCP测点流速，则应选用高精度的GPS,如RTKGPS或星站差分GPS。(5)当ADCP无法施测到水深时可外接测深仪施测
13、水深。3系统连接和安装要求3.1 系统连接根据ADCP安装环境和断面实际情况，则采用ADCP、差分GPS和外部罗经构成ADCP流速仪系统。见图3.1。图3.1ADCP连接示意图3.2 设备安装3.2.1 ADCP探头安装ADCP换能器应垂直安装，纵摇和横摇的偏角宜W2。，正向（一般为换能器3箭头的指向）指向船头，应尽量与测船中轴线平行，换能器入水深度一般不宜小于O.5m,以避免露出水面、发生空蚀现象。安装完毕后进行自检。ADCP探头安装可以采用船头、舷中部边装和内部安装三种方式,图3.2ADCP探头安装图3.2.2 外部罗经的安装3.2.2.1外部磁罗经安装采用磁罗经安装应远离铁磁质Im以上，
14、避免测船上任何含铁物体(如铁壳、铸铁组件或发动机等)的影响，使与ADCP换能器3箭头方向一致。1)磁偏角改正磁罗经与ADCP相对方向的安装误差，即ADCP正向(3号换能器方向)与罗经正向的夹角，可以和磁偏差一并进行改正。当地磁偏角改正，可参考当地的海图(航道图)进行估计，但是大多数时候，这种数据不是很精确。可用下列步骤来确定磁场变化：(1)找一处平静的、小水流，并且没有运动河底而影响进行罗经修正工作的区域，并使用GPS数据，在这个位置能进行底跟踪。(2)建立或打开工作区文件,它应具有Standard,Navigation,CompassCalibration表显示和ShiPTraCk显示。(3)在SettingSReference,设置参考速度为GPS(GGA)o(4)在SettingS|ConfigrationSettingS的OffSetS表，设置MagneticVariation值及OneCycleK、OneCycleOffset值为Oo(在软件中设置了bea
