溪口站聲學(xué)多普勒應(yīng)用與研究分析

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1、溪口站聲學(xué)多普勒應(yīng)用與研究分析溪口站聲學(xué)多普勒應(yīng)用與研究分析1流域概況　　溪口水文站建于1958年5月，位于韓江上游汀江，集水面積9228㎞2，距離河口27㎞，是國(guó)家重要水文站，同時(shí)也是韓江流域汀.L.江控制站。屬于山溪性河流，流域內(nèi)山地多，植被較好，河流縱比降大，洪水漲落急劇，峰高量大。汀江河洪水主要受鋒面雨影響，多發(fā)生在前汛期4～6月，年最高水位一般出現(xiàn)在5、6月頻率高?！　?測(cè)驗(yàn)背景及內(nèi)容　　溪口站由于受上下游電站蓄水發(fā)電影響，天然河道特性已經(jīng)被改變，中高洪水位以下水位、流量關(guān)系復(fù)雜且變化劇烈，傳統(tǒng)的纜道流速儀流量測(cè)驗(yàn)由于歷時(shí)長(zhǎng)、低流速

2、時(shí)敏感度低等原因致使精度有所下降，同時(shí)也存在著操作不便、處理繁瑣等缺點(diǎn)。為了獲得準(zhǔn)確及時(shí)的水文數(shù)據(jù)，現(xiàn)用RDI-600KHz走航式ADCP用于流量測(cè)驗(yàn)。為檢驗(yàn)該儀器在各種水流情況下的測(cè)驗(yàn)精度，將其與纜道測(cè)流方法、收集不同水流條件下的流量資料進(jìn)行比測(cè)資料分析?！　?比測(cè)概況　　本項(xiàng)目的對(duì)比測(cè)驗(yàn)同步施測(cè)30次，分布合理，實(shí)測(cè)流量變幅為109m3/s～825m3/s；相應(yīng)水位變幅為6.69m～9.11m，因受下游電站蓄水回水影響，水位變幅不大。ADCP以及流速儀均運(yùn)行穩(wěn)定，保障了資料的可靠性。　　4比測(cè)成果分析　　4.1水位代表性分析　　溪口站由于

3、受下游電站回水影響，水位被抬高，天然狀態(tài)下的低水位已不可能出現(xiàn)，以比測(cè)最小流量為例，測(cè)次8流速儀測(cè)驗(yàn)流量為109m3/s，相應(yīng)水位為6.81m，若以2008年水位流量關(guān)系曲線推算（下游電站還未建成），流量為109m3/s時(shí)，水位為3.30m，比低水位級(jí)（4.73m）。而流量較大時(shí)，水位受回水影響就較小，以比測(cè)最大流量為例，測(cè)次25流速儀測(cè)驗(yàn)流量為825m3/s，相應(yīng)水位為8.92m，若以2008年水位流量關(guān)系曲線推算，流量為825m3/s時(shí)，水位為7.08m。，從以上分析可以看出，現(xiàn)狀水位變幅為6.81m～8.92m時(shí)，天然狀態(tài)的水位變幅為3

4、.30m～7.08m，變幅達(dá)3.78m。因此，雖然比測(cè)水位變幅雖不到3m，但是可以代表中低水位?！　　　　　〗?jīng)分析計(jì)算，走航式ADCP與流速儀測(cè)得的流量相對(duì)誤差較小。相對(duì)誤差≤±5%的合格率為70.0%，相對(duì)誤差≤±8%的合格率為93.3%；最大相對(duì)誤差為9.27%<10%，系統(tǒng)誤差僅為0.34%<1%，精度滿足相關(guān)規(guī)范要求（詳見(jiàn)表1）?！　　　　　「鶕?jù)以下公式來(lái)計(jì)算隨機(jī)不確定度?！　Q=2{[∑（（QI-QCI）/QCI）2]/(N-2)}1/2　　式中：QI表示ADCP第I次實(shí)

5、測(cè)流量（m3/s）；　　QCI表示關(guān)系曲線上實(shí)測(cè)流量相對(duì)應(yīng)的流量（m3/s）；　　N表示對(duì)比測(cè)點(diǎn)數(shù)，流速儀對(duì)比時(shí)N=30；　　經(jīng)計(jì)算，與流速儀對(duì)比時(shí)，置信水平為95%的隨機(jī)不確定度XQ=9.5%<10%，符合規(guī)范要求?！　∮捎谙谡臼苌嫌?km處青溪電站發(fā)電調(diào)節(jié)的影響，水位變化頻繁，而流速儀施測(cè)一份流量需要約60分鐘，ADCP施測(cè)一次流量則僅需5分鐘左右，施測(cè)一份流量也只須20分鐘左右。在與流速儀等歷時(shí)對(duì)比測(cè)驗(yàn)時(shí)，ADCP施測(cè)4次，且誤差≤±5%，特別是在漲水或退水情況下，流速儀與ADCP測(cè)得的結(jié)果就相差較大。因此，

6、在流量對(duì)比測(cè)驗(yàn)中，出現(xiàn)流速儀實(shí)測(cè)值偏小或偏大，以及ADCP偏大或偏小這種現(xiàn)象都是正常的。尤其是在流量變化大時(shí)，兩者更容易出現(xiàn)有較大的差值，出現(xiàn)突出點(diǎn)子，造成相對(duì)誤差≤±5%的合格率不高，隨機(jī)不確定度接近極限的情況?！　?誤差分析　　4.1誤差來(lái)源　　ADCP流量測(cè)量精度是以水文測(cè)驗(yàn)常規(guī)流速儀法測(cè)驗(yàn)成果近似真值的對(duì)比精度。不考慮流速儀的測(cè)驗(yàn)誤差，ADCP流量測(cè)驗(yàn)的誤差來(lái)源，主要包括以下內(nèi)容：　　1、船速測(cè)量誤差；　　2、儀器安裝偏角產(chǎn)生的誤差；3、流速脈動(dòng)引起的流速測(cè)量誤差；　　4、水位、水深、水邊距離測(cè)量誤差；　　5、采用

7、流速分布經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行盲區(qū)流速.L.插補(bǔ)產(chǎn)生的誤差；　　6、儀器入水深度測(cè)量誤差；　　7、水位漲落率大時(shí)，相對(duì)的測(cè)流歷時(shí)較長(zhǎng)所引起的流量誤差；　　8、儀器檢定誤差?！　?.2船速對(duì)流量測(cè)驗(yàn)的影響分析　　根據(jù)ADCP規(guī)范要求，測(cè)量過(guò)程中測(cè)船橫渡速度宜接近或略小于水流速度。在實(shí)際測(cè)驗(yàn)中，難以保證船速小于流速，溪口站測(cè)船船速控制在1.0m/s左右，而中高水位下水流速度較小，甚至最小流速小于0.1m/s，因此，要求船速小于水流速度是個(gè)理想的情況要求，一般情況下是難以做到的。由此會(huì)產(chǎn)生一定的測(cè)驗(yàn)誤差。根據(jù)實(shí)測(cè)成果分析，當(dāng)船速與流速相差較大時(shí)，流量相對(duì)誤差

8、多數(shù)較大；但船速與流速接近時(shí)，流量誤差相對(duì)較小?！　?.3含沙量對(duì)ADCP測(cè)量影響分析　　溪口站目前沒(méi)有測(cè)驗(yàn)輸沙項(xiàng)目，因此含沙量對(duì)測(cè)驗(yàn)精度的影響采用定性分析。根據(jù)此