流速流量监测课件.ppt

ADCP无线电遥控作业美国地调局美国地调局 USGS流速流量监测HADCP测流 利 用 多 普 勒 原 理 的 声 学 多 普 勒 剖 面 流 速 仪（ADCP)）测流技术在国际上已发展已趋成熟本系统的流速传感器采用侧视水平ADCP（即H-ADCP），由于其安装在河流或渠道的岸边，水平发射波束涵盖部分或整个宽度的水体，根据测得的一个水层的流速分布数据，结合“回归法”或“流速一面积法”能实时测量并记录河流或渠道的剖面流量，配合各种通讯手段，将测得的流量数据发至指定地点，构成RTDM实时流量测量系统流速流量监测用用HADCP进行流速流进行流速流量自动监测量自动监测流速流量监测HADCP传感器美国地调局美国地调局 USGS流速流量监测应应用用HADCPHADCP的的流流速速流流量量测测量量系系统统组组成成1.1.  双双波波束束HADCPHADCP：：一一个个水水层层的的流流速速测测量量，，水水位位测量测量2.2. 计算算机机、、（（系系统统主主机机））：：流流速速、、水水位位数数据据采采集、处理、显示、集、处理、显示、 计算流量、多信道数据通讯接口。

计算流量、多信道数据通讯接口3.3. 电缆及安装支架电缆及安装支架 流速流量监测时差法测速原理时差法测速原理 当水流状况一定时，超声波的传播速度是一定的顺水流传播时，实际传播速度为声速加上水流速度；逆水传播时，实际传播速度为声速减去水流速度于是，在河流上、下游二固定点之间，声波顺水和逆水传播所需时间有一差别，测出这时间差别就能测得水流速度 流速流量监测时差法流速流量计算式中：V---垂直于测流断面的水层平均流速；L---两换能器之间的距离；t12---两换能器之间声波顺水传输时间；t21---两换能器之间声波逆水传输时间；θ---两换能器之间联线与断面夹角，一般为45º流速流量监测时差法在现场的示意图流速流量监测时差法测流系统岸上仪器 超声传感器流速流量监测一种时差法流量计流速流量监测一种国产时差法流量计流速流量监测时差法测流系统美国地调局美国地调局 USGS流速流量监测流速流量监测时差法反射测速原理流速流量监测声学时差法流量计适用范围•流速——－10米/秒~ +10米/秒,能自动判定流向•测速断面——宽度可达1000米，深宽比不小于1/50。

•流速测量的不确定度——1～3％•影响测流的主要因素——声波频率、含沙量（水草气泡）、测速层的相对水深、传感器安装角度及距离的准确性等流速流量监测时差法流速流量计基本性能介绍•一种国产产品的基本性能：•⑵工 作 频 率 ： 50KH-100KH；•⑶声道长度：0.5-400m；•⑷测 速 范 围 ： -4m/s-+4m/s；•⑸测速置信度：≥98%；•⑺信号输出：RS232；•⑻功耗：5-40W；•⑼电源：24VDC、或220VAC •一种国外产品的技术性能•A．频率：28~200KHZ；•B． 水 中 声 道 长 度 ：1~1000m（或更长）；•C．测速范围：±10m/s；•D．测速准确度：±2%（在声道上）；±5%（交叉声道工作方式）•E． 测 速 时 间 间 隔 ： 2、5~60min（5min间隔）；•F．输出：RS232和BCD码，0或4~20mA，0~5或10V，数字显示；•G．电源：220VAC，工作功耗35VA，值守功耗5VA 流速流量监测声学时差法流量计的特性•可以用于各种大中小河流，能较准确地自动测量流量 流态紊乱，有正逆流的感潮河段也可以应用•测量原理合理，能测得全断面一个或几个水层的平均流速，测速准确度高。

在国外，时差法流量计很早就被较广泛地采用HADCP是二十世纪末出现的、用于中小河流的声学流量计•使用时差法流量计要在河的两岸安装声学换能器，要铺设很长的电缆，可能包括垮河电缆，并要有防雷保护，可能有很多困难 •不要在水草较多的河道安装时差法流量计，声程上的水草会阻挡声束传播，因光合作用水草冒出的气泡也会阻挡声束传播其它的水中声学仪器也会受此影响• 流速流量监测 时差法流量计的测速性能优于时差法流量计的测速性能优于 HADCPHADCP •测速准确性好——时差法测速时直接接收另一换能器发射的声波，信号强，接收判别处理正确直接测量声脉冲传输时间，容易准确测量多普勒法接收的是水中气泡、颗粒漂浮物的杂乱回波，信号很弱，不利于正确测量 同时假定两对称点和断面上相应点的流速是一致的，不易准确测量•流速代表性好——时差法的声道 横过了整个断面 HADCP往往只能测量岸边一部分断面的水层流速 •应用范围大——时差法可以测得较低流速，并能在很浅的水中工作 ，测速水层可宽达千米以上而HADCP对断面的宽深比有明确要求常常只能测得数十米内的流速 • HADCP能测得流速的剖面分布信息，而时差法只能测得整个声层上的平均流速。

流速流量监测声学多普勒流速流量计 这类仪器也应用多普勒原理测量流速，和座底式ADCP差不多将声学传感器安装在测流断面底部，向上方发射声波，测量断面上的流速分布，同时测得水位 但它们能测量多于一条垂线的流速数据，用于渠道、管道和小河时能直接得到流量 特点：能直接测量流量 适用于渠道、小河、非满管流的管道 仪器类型：能测量两条垂线流速的ADFM 能测量小型断面平均流速的多普勒流 速流量计 流速流量监测能测量两条垂线流速的ADFM（用于渠道）流速流量监测能测量两条垂线流速的ADFM（用于非满管管道）流速流量监测ADFM传感器 岸上仪器流速流量监测能测量小型断面平均流速的多普勒流 速流量计原理图流速流量监测电磁法测量流量应用电磁流量计要在所测断面上布设一个能在整个断面上产生磁场的大线圈，整个水流切割磁力线后产生感应电动势，测量此电动势后得到水流速度，再由断面面积计算流量这种仪器国内应用极少特点： 能测量整个断面的平均流速 自动化程度高 测流系统复杂，布设线圈很困难。

只能用于渠道和少量小河流速流量监测电磁流量计原理图流速流量监测电磁流量计布设流速流量监测测量水面流速的流速仪和流量测量• 只测量水面流速，再从表面流速推求垂线或断面平均流速然后，根据浮标法测流规定，由过水断面面积计算流量 特点： ——测速时，仪器和人都不接触水流适 用于巡 测、桥测、洪水、枯季河道流量测量 ——除浮标法外，能用于自动测量 —— 流量测量的准确性不高 测量水面流速的方法有： 浮标法 电波流速仪 扫描式雷达测速系统流速流量监测电波流速仪简介电波流速仪简介 电波流速仪架在桥上或岸上，向水面发射微波利用水面反射微波的多普勒频移测量水面流速，可以称为微波多普勒测速仪超声波在空气中传播时衰减很快，只能在水中测量而微波在空气中传播时衰减很小，因此电波流速仪可以在陆上通过微波在空气中的传输测得水面流速，属非接触式测量。

电波流速仪测得的是其发射接收天线对准水面处的水面流速，也被认为是一个‘点流速’ 适用于较大流速水面太平滑时，反射信号太弱，也会影响测速流速流量监测电波流速仪测速原理示意图流速流量监测LD15-1LD15-1型电波流速仪型电波流速仪型电波流速仪型电波流速仪        LD15-1Radar Current Meter LD15-1Radar Current Meter 仪器性能指标仪器性能指标:(Specification)1．测量范围： 流速 0.5~15m/s Measurement Range： （V）0.5~15m/s.2．测量角度 ： (必要时可达60°) 俯角（θ1）20~60° 方位角 (θ2) 0~30°Measurement Angle ： angle of pitch （θ1）20~60° angle of position (θ2) 0~30° (special application: 60°)3．测量时段： （T）10，…999秒任意选择 (必要时可小于10秒< 10s) Measurement period set： （T）10，…999s （T） 10，…999s randomly selected， 10秒< 10s国家技术监督局2000年3月19日颁发本产品的生产许可证。

编号为： XK34-132-0028制造厂家：水利部南京水利水文自动化研究所流速流量监测SVR-VPSVR-VP电波流速仪电波流速仪电波流速仪电波流速仪 Velocity Radar GunVelocity Radar Gun       技术指标技术指标Specification 1．单人使用，总重1.3公斤，手持测量或置于三脚架上 2．内置可充电电池，连续工作8小时 3．内置俯仰角传感器, 俯仰角自动改正，手动选择水平角 4．抗正常跌落，防雨淋 5．测速范围1-13米/秒,测速精度0.03米/秒 6．环境温度-30～+70℃ 7．电波发射锥度角12度 8．电波发射标称功率10毫瓦 9．电波频率24GHz制造厂家：制造厂家：美国德卡托电子公司美国德卡托电子公司 流速流量监测固定自动测流的电波流速仪流速流量监测扫描式雷达测速系统•将雷达扫描技术用于电波流速仪测速，就构成了扫描式雷达测速系统此系统可以固定安装在岸上，扫描测量一片河面、海面上的流速分布还可装在直升飞机上在空中测量难以到达地区的水面流速•特点：能测得大量流速信息。

能测得较准确的流量 用于河流的产品还在试用中流速流量监测河流雷达测速系统流速流量监测“流速仪流量计”• 这种方法也属于流速面积法测量流量使用此方法时，在渠道上人工建设一量水涵洞，变明渠水流为涵洞管流，该涵洞过水断面面积是恒定的在渠道输水量变化范围内，涵洞始终是满管出流这样，只要测得涵洞内的平均流速就可测算流量而涵洞平均流速可以由涵洞相应位置的某点流速来推算因此，在量水涵洞内安装一台能长期工作且能自动记录的流速仪，就构成了一台自记流量计•特点：简单实用，准确性好 可用于平原渠道，应用范围广 自动测记水量的方法简单可靠流速流量监测    LBX-7    LBX-7型浑型浑型浑型浑( (污污污污) )水流量计与量水涵洞水流量计与量水涵洞水流量计与量水涵洞水流量计与量水涵洞水工建筑两部分组成灌溉渠道量水系统水工建筑两部分组成灌溉渠道量水系统水工建筑两部分组成灌溉渠道量水系统水工建筑两部分组成灌溉渠道量水系统•流量计计数器流量计计数器•仪器室仪器室•量水涵洞量水涵洞 水工建筑物水工建筑物转子转子转子转子水流方向水流方向 （（V V））（（V V））流速流量监测LBX—7型浑（污）水流量计型浑（污）水流量计 •主要技术指标主要技术指标 ：：  •流速测量范围： 0.2～3m/s •流量测量范围： 0.3～3.0m3/s •连 续 工 作 时 间 ： 1个月 •精确度： ＜ 5% 制造厂家：水利部南京水利水文自动化研究所XK34-132-0030流速流量监测三种过水涵洞流速流量监测一种农用渠道（管道）水表（流量计）流速流量监测水力学法测量流量•利用河渠中的闸门、涵洞等水工建筑物，或专门构建堰槽等量水建筑，找出这些量水建筑的上（下）游水位和流量的关系，通过测量水位就可以得到流量。

一些河流、管道本身就具有稳定的水位流量关系，可以通过测量水位（或比降）得到流量•特点：只需测量水位，方法简单 流量测量准确，且能自动测量 需要构建量水建筑，有一定工作量 需要一定的水位落差，很多地方不能应用 很多堰槽易淤积，影响使用流速流量监测谢谢谢谢姚永熙姚永熙  2011流速流量监测。