明渠截流水文监测中的全球定位测验系统(1)
2015-04-14 01:01
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摘要：gps导航定位系统、adcp测验系统及数据处理远传系统组成全球定位
摘要：gps导航定位系统、adcp测验系统及数据处理远传系统组成全球定位测验系统，开拓性地实现了全天候、快速、多断面连续的动态水文巡测，满足了三峡工程明渠截流水文监测范围广、要素多、时效急、难度大的要求，对分流比、戗堤头流速、龙口流速等水文要素做到了随时测验，实时发布。
关键词：明渠截流水文监测全球定位测验系统应用 1 前言在1997年大江截流中，adcp、gps 等先进的仪器设备已经开始应用于截流水文监测工作中，并取得了良好的测验成果。为大江截流顺利完成提供了大量准确可靠的水文数据。三峡工程导流明渠截流，其截流落差、流量、及施工强度等指标均远高于大江截流，对截流期水文监测也就提出了更高的要求，在分流比、戗堤头流速、加糙区流速、龙口流速等水文要素测验上，不仅要求测验数据准确，而且要求随截流施工进占随时提供各项实时水文信息。为此，我们建立了全球定位测验系统，利用此系统实现了全天候、快速多断面的动态巡测，满足了截流施工决策对实时水文信息的需求。2 全球定位测验系统2.1系统组成全球定位测验系统由dgps导航定位系统、adcp测验系统及数据处理远传系统组成。其工作原理为利用dgps实时差分模式准确测定测船及测线位置，配以
图1 全球定位测验系统框图adcp走航方式测验断面流量或定点方式测定垂线流速。实现了全天候作业，也克服了传统定位系统不准确，易受天气影响和测验历时长的缺点。2.2 dgps导航定位系统gps定位具有精度高、速度快、全天候、距离远等特点，满足截流水文监测对导航定位的要求。导航定位系统由gps基准台、gps流动台、计算机、电台、显示器、电池及导航软件等组成。明渠截流水文监测区域集中在导流明渠及导流底坝段水域。gps基准台架设在导流明渠附近的三斗坪水位站，保证基准台信号覆盖整个截流河段。流动台安装于水文监测船上，使用hypack导航定位软件将整个截流施工水域形象、分流比断面、戗堤头流速测验位置、龙口流速断面等用cad技术做成数字导航图。水文监测时，根据监测项目使用dgps导航系统可准确到达监测部位，完成监测任务。2.3 adcp测验系统adcp （
声学多普勒流速剖面仪）是利用声学多普勒效应的基本原理，用声学换能器作传感器，将探头置于水面下一定深度处，测验水文要素，具有测验历时短、测速范围大、不扰动流场等特点。adcp的测流原理：该仪器通过按一定规则排列的四个声波换能器，其探头向水体中发射脉冲声波，然后接收来自水体中挟载的浮游生物、泥沙小颗粒等反射体的反射信号，依据反射信号的多普勒频移计算水相对于adcp的运动速度矢量；利用测底脉冲测量水深及测船相对于地球的速度矢量，取两者矢量差值就是要测量的流速矢量。用航行速度乘以时间可计算出水面宽。有了水深、水面宽和流速，即可计算流量。其流速测验原理如下式：
式中： v
