流速流量监测精品课件

1、流速流量监测第1页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五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实时流量测量系统第2页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五用HADCP进行流速流量自动监测第3页，共41页，2022年，5

2、月20日，1点36分，星期五HADCP传感器美国地调局 USGS第4页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五应用HADCP的流速流量测量系统组成1. 双波束HADCP：一个水层的流速测量，水位测量2. 计算机、（系统主机）：流速、水位数据采集、处理、显示、 计算流量、多信道数据通讯接口。3. 电缆及安装支架 第5页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五时差法测速原理 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

3、差别，测出这时间差别就能测得水流速度。 第6页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五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；-两换能器之间联线与断面夹角，一般为45。第7页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五时差法在现场的示意图第8页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五时差法测流系统岸上仪器 超声传感器第9页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五一种时差法流量计第10页，共41页，2022年，5月20日，1点3

4、6分，星期五一种国产时差法流量计第11页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五时差法测流系统美国地调局 USGS第12页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五第13页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五时差法反射测速原理第14页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五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13。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。第15页，共41页，202

5、2年，5月20日，1点36分，星期五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：工作频率：50KH-100KH；声道长度：0.5-400m；测速范围：-4m/s-+4m/s；测速置信度：98%；信号输出：RS232；功耗：5-40W；电源：24VDC、或220VAC。 一种国外产品的技术性能A频率：28200KHZ；B水中声道长度：11000m（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、560min（5min间隔）；F输出：RS232和BCD码，0或420mA，05或10V，数字显示；G电源：220VAC，工作功耗35

6、VA，值守功耗5VA。 第16页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五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

7、器也会受此影响。 第17页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五 时差法流量计的测速性能优于 HADCP 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

8、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。第18页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五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。 第19页，共41页，2022年，5月20日，1点36分

9、，星期五能测量两条垂线流速的ADFM（用于渠道）第20页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五能测量两条垂线流速的ADFM（用于非满管管道）第21页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五ADFM传感器 岸上仪器第22页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五能测量小型断面平均流速的多普勒流 速流量计原理图第23页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五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

10、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。第24页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五电磁流量计原理图第25页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五电磁流量计布设第26页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五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

11、。 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第27页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五电波流速仪简介 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。第28页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，

12、星期五电波流速仪测速原理示意图第29页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五LD15-1型电波流速仪 LD15-1Radar Current Meter 仪器性能指标:(Specification)1测量范围： 流速 0.515m/s。 Measurement Range： （V）0.515m/s.2测量角度 ： (必要时可达60) 俯角（1）2060 方位角 (2) 030Measurement Angle ： angle of pitch （1）2060 angle of position (2) 030 (special application: 60)3测量时段： （T

13、）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第30页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五SVR-VP电波流速仪 Velocity Radar Gun 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

14、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：美国德卡托电子公司 第31页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五固定自动测流的电波流速仪第32页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五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

15、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。第33页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五河流雷达测速系统第34页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五“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。

16、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。第35页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五 LBX-7型浑(污)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流量计计数器仪器室量水涵洞 水工建筑物转子水流方向 （V）（V）第36页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五LBX7型浑（污）水流量计 主要技术指标 ： 流速测量范围： 0.23m/s 流量测量范围： 0.33.0m3/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第37页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五三种过水涵洞第38页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五一种农用渠道（管道）水表（流量计）第39页，共41页，2022年，5月20日，1点36分，星期五水力学法测量流量利用河渠