SL337-2006 声学多普勒流量测验规范.pdf
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1、I C S1 7 1 2 0 P 1 2 中华人民共和国水利行业标准 S L S L3 3 7 2 0 0 6 声学多普勒流量测验规范 C o d ef o rd i s c h a r g em e a s u r e m e n to f a c o u s t i cD o p p l e rc u r r e n t 2 0 0 6 0 4 2 4 发布2 0 0 6 0 7 0 1 实施 中华人民共和国水利部发布 中华人民共和国水利部 关于批准发布水利行业标准的公告 2 0 0 6 年第1 号 部直属各单位,各省、自治区、直辖市水利( 水务) 厅( 局) , 各计划单列市水利( 水务
2、) 局,新疆生产建设兵团水利局: 中华人民共和国水利部批准以下7 项标准为水利行业标准 现予以公告( 见附件) 。 二o o 六年四月二十四日 附件 序 标准编号标准名称替代标准号 发布日期实施日期 号( 年月H )( 年月日) 水文测验 1S L0 6 2 0 0 6S L0 6 1 9 8 92 0 0 6 0 42 42 0 0 6 0 7 O l 铅鱼 悬移质泥沙 S L0 71 9 8 9 2S L0 72 0 0 62 0 0 6 0 4 2 42 0 0 6 0 7 0 1 采样器和S L0 8 1 9 8 9 水文仪器及 水利水文自动 3S L1 0 8 2 0 0 6S L
3、T1 0 8 1 9 9 52 0 0 6 0 4 2 42 0 0 6 0 7 0 1 化系统型号命 名方法 声学多普勒 4s L3 3 7 2 0 0 62 0 0 6 0 4 2 42 0 0 6 0 7 0 1 流量测验规范 水文测船测 5S L3 3 8 2 0 0 6S D1 8 5 1 9 8 62 0 0 6 0 4 2 42 0 0 6 0 7 0 l 验规范 水库水文泥 6S L3 3 9 - - 2 0 0 62 0 0 6 0 4 2 42 0 0 6 0 7 0 l 沙观测规范 流速流量记 7S L3 4 0 - - 2 0 0 6 2 0 0 6 0 4 2 42
4、0 0 6 0 7 0 1 录仪 前言 根据水利部水利行业标准制定计划,按照水利技术标准编 写规定( S Ll 一2 0 0 2 ) 的要求,编制声学多普勒流量测验规范。 本标准共7 章7 9 条和4 个附录,主要技术内容有: 一声学多普勒流量测验要求; 一声学多普勒流速仪安装方法 一走航式声学多普勒流量测验方法及规定; 定点式声学多普勒流量测验方法及规定; 流量测验误差分析及精度控制; 一仪器检查与保养规定。 本标准为全文推荐。 本标准批准部门:中华人民共和国水利部 本标准主持机构:水利部水文局 本标准鳃释单位:水利部水文局 本标准主编单位:水利部长江水利委员会水文局 本标准参编单位:水利部
5、黄河水利委员会水文扁 水利部珠江水利委员会水文局 广东省水文水资源勘测局 本标准出版、发行单位:中国水利水电出版杜 本标准主要起草人:刘东生金兴平朱晓原周凤珍 魏进謇李平叶德旭蒋建平 胡国栋矗健田淳姚章明 郑道贤王志毅黄双喜张留柱 原盒勇宋政蜂田水利 本标准审查会议技术负责人:姚永熙 本标准体例格式审查人:阳 目次 l 总则 2 声学多普勒流量测验总体要求 2 1 走航式流量测验的要求 2 2 定点式流量测验的要求 2 3 操作的要求 3 声学多普勒流速仪的安装 3 1 走航式声学多普勒流速仪的安装 3 2 定点式声学多普勒流速仅的安装 4 走航式声学多普勒流量测验 4 1 准备工作 4 2
6、现场操作 4 3 流量测验“ 4 4 流速流向铡验- 4 5 流量测验文件编制和存档 5 定点声学多普勒流速仪流量测验 5 1 船测多线法流量测验 5 2 垂向代表线和横向流量测验 6 流量测验误差来源及精度控制 6 1 声学多普勒流速仪流量测验误差来源 6 2 声学多普勒流速仪流量测验精度要求 7 声学多普勒流速仪检查与保养 附录A 声学多普勒流速仪专用名词 附录B 测验成果记载表格式 附录C 走航式声学多普勒单次流量计算方法 附录D 声学多普勒流量测验比测分析报告编写要求 标准用词说明 条文说明一 2 2 2 0 0 0 0 ,9 m m n H H坫”珀趴拈髂 1 总则 1 o 1 为统
7、一声学多普勒流量测验与分析计算等方面的技术要 求,规范其在水文资料收集中的应用,保证测验成果精度,满足 水文资料整编要求,制定本标准。 1 o 2 本标准适用于天然河流、湖泊、水库、人工河渠、受潮 汐影响或水工程调节影响河段的水文测验、调查及其资料分析整 理、整编等。 1 o 3 声学多普勒流速仪在本标准中指剖面式的,按用途和安 装方式可分为走航式和定点式两大类。声学多普勒点流速仪的测 验技术要求,可参照河流流量测验规范( G B5 0 1 7 9 9 3 ) 执 行。声学多普勒流速仪专用名词见附录A 。 1 0 4 采用声学多普勒流速仪进行测验的水文站,应通过比测 试验分析,并经流域机构或省
8、级水文管理部门审查批准后方可投 入使用。 1 0 5 本标准引用的主要标准有: 河流流量测验规范( G B5 0 1 7 9 9 3 ) 水文巡测规范( S L1 9 5 9 7 ) 水文资料整编规范( S L2 4 7 1 9 9 9 ) 1 0 6 利用声学多普勒流速仪进行流量测验除应符合本标准规 定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。 2 声学多普勒流量测验总体要求 2 1 走航式流量测验的要求 2 1 1 走航式流量测验,应根据所测断面的水深、流速和含沙 量等情况选用合适频率的声学多普勒流速仪。 2 1 2 走航式流量测验的测验断面选择、流量测次布置应符合 G B5 0 1 7 9 9
9、 3 的要求。 2 1 3 可根据需要,确定是否外接全球定位系统( G P S ) 、外部 罗经、测深仪。外接设备的刷新频率或采样频率宜大于声学多普 勒流速仪流量测验的采样频率。外接设备应按各自产品标准中规 定的率定( 校准) 周期进行率定( 校准) ,并应符合下列规定: 1 G P S 应能提供定位精度在亚米级以上的实时数据。 2 外部罗经的测角分辨率应不大于1 5 。 3 测深仪的工作频率不应对声学多普勒流速仪形成同频 干扰。 2 1 4 声学多普勒流速仪入水深度应记至0 0 1 m 。 2 1 5 水边距离可用标尺或电子测量装置测量。外接G P S 时, 可根据测船起点、终点位置,利用测
10、流断面成果计算水边距离。 2 1 6 在测验前应根据断面情况、可能最大流速、测船动力情 况和测验要求设置声学多普勒流速仪参数。 2 2 定点式流量测验的要求 2 2 1 定点式流量测验,应根据所测断面的河宽、水深、流速 和含沙量等情况选用合适的声学多普勒流速仪。 2 2 2 垂向代表线法流量测验可采用俯视式测流和仰视式测流 两种方法: 1 俯视测流宜将仪器安装在测船、浮标或平台上。 2 仰视测流宜将仪器安装在河底的基座上。 2 2 2 3 垂向代表线法流量测验的技术要求应符合下列规定: 1 船测多线法测流,流量测次安排、测流垂线数目及垂线 位置的选择,应满足G B5 0 1 7 9 9 3 的
11、要求。 2 垂向代表线法流量测验,代表线的数量、布置位置应通 过试验优化确定。优化关系曲线或模型宜满足整编精度要求。 3 采用垂向代表线法,声学多普勒流速仪应布置在断面上。 4 垂向代表线法测速频次可根据水情变化情况、模型推流 的需要确定。 5 应适当安排水道断面的测量次数以减少借用断面带来 的误差。 2 2 4 横向流量测验是将声学多普勒流速仪水平安装,测量水 平方向的流速分布。横向流量测验宜将仪器安装在河岸、渠道侧 壁或其他建筑物侧壁上。 2 2 5 横向流量测验应符合下列规定: 1 横向流量测验时,声学多普勒流速仪的安装位置应通过 试验优化确定,优化关系曲线或模型宜满足整编精度要求。 2
12、 声学多普勒流速仪的安装应使其中心轴线与测流断面 平行。 3 横向测速频次可根据水情变化情况、模型推流的需要 确定。 4 应适当安排水道断面的测量次数,以减少借用断面带来 的误差。 2 2 6 根据试验资料确定的相关关系或模型应进行校测,校测 的样本数应不少于1 0 次。当校测点明显偏离原率定相关关系时, 应及时加密校测测次,以满足重新率定相关关系。校测结果宜用 统计检验法进行检验。当原相关关系与校测样本有显著性差异 时应重新进行试验并率定相关关系。 2 3 操作的要求 2 3 1 采用声学多普勒流速仪进行流量测验,操作人员应经过 3 培训,并符合下列规定: 1 应熟悉声学多普勒流速仪设备使用
13、技术手册。 2 应能熟练使用厂家提供的自检程序对声学多普勒流速仪 设备进行检验。 3 应能根据测验水域水文泥沙特性对声学多普勒流速仪设 备的各项系统参数进行优化设置。 4 应能对流量测验成果的合理性进行检查。 5 应熟悉资料备份及存储管理。 6 应熟悉仪器的安装、拆卸,掌握常见故障的排除等。 2 3 2 船舶驾驶员应熟悉测验断面附近河流的水深、水流情况, 能根据流速、流向情况等确定适当的航速,并根据导航系统或断 面标识,保持测船沿预定断面航行。 4 3 声学多普勒流速仪的安装 3 1 走航式声学多蕾勒流速仪的安装 3 1 1 安装支架应符合下列规定: 1 设计应以结构简单、操作方便、升降转动灵
14、活、安全可 靠为原则。 2 应根据所使用仪器的结构特点专门设计、定制安装支架, 或直接使用仪器生产商提供的配套支架。 3 应采用防锈、防腐蚀能力强,重量轻,强度大的非磁性 材料制作。 4 结构应牢固稳定,不因水流冲击或测船航行等原因导致 倾斜。 5 宜配置仪器探头保护装置。 3 1 2 声学多普勒流速仪可安装在船头、船弦的一侧或穿透船 体的竖井内,并应符合下列规定: 1 声学多普勒流速仪安装位置离船舷的距离,木质测船宜 大于0 5 m ,铁磁质测船宜大于1 O m 。 2 仪器探头的入水深度,应根据测船航行速度、水流速度、 水面波浪大小、测船吃水深度、船底形状等因素综合考虑,使探 头在整个测验
15、过程中始终不会露出水面。入水后,应保证船体不 会妨碍信号的发射和接收。 3 铁磁质测船竖井内安装时,应外接罗经。 3 1 3 垂直方向,应保证仪器纵轴垂直。呈自然悬垂状态;水 平方向,应使仪器探头上的方向标识箭头与船体纵轴线平行。 3 1 4 在仪器安装过程中,应防止碰撞仪器的探头表面。仪器 应安装牢固。 3 1 5 信号线、电源线正确连接后方可通电工作。 3 1 6 外接设备的安装应符合下列规定: 0 1 G P S 天线宜安装在声学多普勒流速仪正上方平面位置 1 1 1 1 以内。 2 外部罗经的安装指向应与船艏方向一致。当为磁罗经时, 安装位置离船上任何铁磁性物体的距离应不小于1 0 m
16、 。 3 测深仪换能器宜垂向安装在声学多普勒流速仪同侧,测 量过程中换能器不应露出水面。 3 1 7 成套走航设备可根据产品说明书的要求进行安装。 3 2 定点式声学多普勒流速仪的安装 3 2 1 船测多线法流量测验,声学多普勒流速仪的安装应符合 3 1 的有关规定。 3 2 2 定点式安装基座应符合下列规定: 1 安装基座的设计应方便声学多普勒流速仪的安装维护。 2 垂向代表线法流量测验,声学多普勒流速仪可安装在水 下基座或锚定的水面浮标上,基座应具备保持声学多普勒流速仪 处于垂直状态的可调整装置。 3 水平方式流量测验,仪器可安装在河岸、桥墩或其他建 筑物侧壁上,并保证换能器处于水平状态。
17、仪器安装的高度宜通 过分析确定。 3 2 3 采用定点方式进行流量测验,信号线、电源线的连接处 应采取水密措施。 6 4 走航式声学多普勒流量测验 4 1 准备工作 4 1 1 根据断面河床、水流、泥沙特性和测船,准备必要的外 接设备。外接设备包括外部罗经、回声测深仪、G P S 等。 4 1 2 声学多普勒流速仪安装使用前应按下列规定进行预检: 1 仪器是否有污损、变形等。 2 供电系统输出的交流电压、直流电压是否符合仪器标称 要求。 3 使用外部设备时,应检查相应设备运转情况是否正常。 4 使用的电缆和插接件应逐一清点,应备有足够的备件。 4 2 现场操作 4 2 1 声学多普勒流速仪安装
18、完成后,应对所有电缆、电路的 连接进行检查。 4 2 2 测前应对声学多普勒流速仪进行自检,并记录自检结果。 4 2 3 声学多普勒流速仪宜安装在非铁磁物质的测船上进行测 验。对于铁磁物质测船,应安装外部罗经。 4 2 4 测流断面有底沙运动时,应采用G P S 测量船速。 4 2 5 在底跟踪可能失效时,应调整参数进行试测;测不到最 大水深时,应配置测深仪测深。 4 2 6 测验前,应对使用的罗经O I , 部罗经或内部罗经) 进行校验。 4 2 7 每次测验前,应根据现场条件按以下要求对仪器参数进 行设置: l 深度单元尺寸应不小于设备允许的下限,深度单元数不 超过设备允许的上限,同时深度
19、单元尺寸与深度单元数的乘积不 应小于所测断面的最大水深。 2 每个数据组水跟踪脉冲采样数和底跟踪脉冲采样数( 或 7 脉冲时间间隔) 可根据断面宽窄、水深大小进行设置。 3 应根据断面形状、水深大小情况选择合适的工作模式。 4 盲区的设置应不小于厂商推荐的最小盲区。 5 换能器人水深度应根据实际测量值设置。 6 对水体含盐度较高的断面应设置修正声速的盐度值。 7 配置文件应与原始数据文件储存在计算机的同一个文件 目录内。 4 2 8 数据采集前,断面位置、测量日期、设备、配置文件和 测量软件版本等信息应在声学多普勒流速仪测验记载表中记录。 有关测验成果记载表见附录B 。 4 2 9 测船应沿预
20、定断面航行,船艏不应有大幅度摆动。测船 横渡速度宜接近或略小于水流速度。 4 2 1 0 测量时,测船应从断面下游驶入断面,在接近起点位置 时航行速度沿断面保持正常速度,直至终点。 4 2 1 l 每半测回测量,均应记录航次、横渡方向、左右水边 距离、原始数据文件名等信息。 4 2 1 2 应选择合适的外推方法( 常数或指数方法等) ,估算上、 下盲区流量。 4 2 1 3 岸边流量的估算,应正确选用岸边流速系数。岸边流速 系数可通过比测确定,或根据断面形状按照表4 2 1 3 确定。 衰4 2 1 3 岸边流速系数口位 岸边情况a 值 水深均匀地变浅至零的斜坡岸边 O 6 7 0 7 5 不
21、平整 仉8 硅岸边 光滑 死水与流水交界处的死水边 4 2 1 4 实测流量的相应水位计算应符合G B5 0 17 9 9 3 的 规定。 8 4 2 1 5 断面流量应包括直接测出的部分流量、岸边流量及上下 盲区流量。计算方法见附录c 。 4 2 1 6 在测验结束后应对测验情况及结果进行评价: 1 应按软件“回放”模式对每组原始数据进行审查,保证 数据的完整性、正确性以及参数设置的合理性。 2 应计算实测区域占整个断面的百分率( 代表测验的完 整性) ,记录诸如湍流、涡流、逆流和仪器与铁磁物体的靠近 程度等可能影响测量结果的现场因素,以此来评价流量测量的 质量。 3 应计算所测流量的算术平
22、均值、每半测回流量值与平均 值的偏差。如果最大偏差大于5 ,应根据水情变化情况和测验 过程进行分析,并按下列不同原因进行处理: 1 ) 属仪器安装、参数设置不当等原因,且不能进行有效 校正的,应重新测验; 2 ) 属水情涨落变化快的,可用一个测回的实测流量计算 平均值; 3 ) 水情平稳,且原因不能准确分析的,可增加一个测回, 计算实测流量值最接近的连续2 个测回的平均值; 4 ) 采用上述方法进行处理,如果最大偏差仍然大于5 , 应采用其他仪器或方法重新测验。 4 3 流量测验 4 3 1 流量相对稳定时应进行两个测回断面流量测量取均 值作为实测流量值。 4 3 2 ( 潮) 流量在短时间内
23、变化较大时,可适当减少测回。 宜完成一个测回,特殊情况可只测半测回,但应作出说明。 4 3 3 潮汐河段上、下盲区的插补模型宣根据测验断面典型时 刻流速沿垂线分布特征,确定合理的插补模型。 4 3 4 对于河口区宽阔断面,同一断面宜采用多台仪器分多个 子断面同步测验的方案。 9 4 4 流速流向测验 4 4 1 流速流向测验应采用G P S 或符合G B5 0 1 7 9 - - 9 3 要求的 其他方法进行定位。 4 4 2 垂线流速流向测验时间应不少于3 0 s ,以减少水流脉动 引起的误差。 4 4 3 测点流速流向的计算应符合下列规定: l 应将垂线各单元实测流速分解为东西方向与南北方
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