РД 52.08.767-2012 Расход воды на водотоках. Методика измерений акустическими доплеровскими профилографами "Stream Pro" и "Rio Grande"

     7 Метод измерений

7.1 Профилографы "Stream Pro" и "Rio Grande" предназначены для выполнения гидрометрических работ на водотоках в реальном масштабе времени бесконтактным ультразвуковым способом.

Принцип действия профилографов основан на подаче короткого ультразвукового сигнала фиксированной частоты в воду. Отражатели (частицы), имеющиеся в воде, возвращают сигнал к датчику профилографа. Отраженный импульс имеет сдвиг в частоте, пропорциональный скорости потока. Ультразвуковой сигнал профилографа делит водный столб по вертикали на множество дискретных сегментов, называемых "ячейками глубины". Для получения вертикальной эпюры (профиля) скоростей отраженный импульс обрабатывается для каждой "ячейки глубины".

Отраженный сигнал оцифровывается с помощью ПО в массив точек. На основании полученных данных вычисляются различные характеристики водного потока в локальной точке и по всей глубине.

7.2 В принятой системе профилирования используются два необходимых условия:

- объект, отражающий сигнал, перемещается с водным потоком с той же скоростью;

- все четыре луча датчика выполняют измерения в одинаковых условиях.

Профилограф измеряет движение воды относительно датчика. Чтобы получить действительную скорость движения потока, скорость движения самого датчика (или судна, на котором он расположен) должна быть исключена. Привязка профилографа, измеряющего скорость движения относительно дна, называется "Bottom Tracking" (ВТ). Действительная скорость воды вычисляется как разность скорости, измеренной в "ячейке глубины", и скорости перемещения датчика профилографа относительно дна.

7.3 При пересечении поперечного сечения водотока выполняется вертикальное профилирование скоростей течения и глубин потока. Расход воды вычисляется суммированием расходов каждого ансамбля (вертикального сегмента с группой данных). Количество "ячеек глубины" в вертикальном ансамбле, в которых выполняется измерение скоростных компонентов, рассчитывается автоматически в зависимости от максимальной глубины потока, режима профилирования или задается вручную с помощью команды оператора.

Для профилографа "Rio Grande" максимальное количество "ячеек глубины" - 128, а для "Stream Pro" - не более 20 (таблица 1).

7.4 Измерения выполняются в центральной части поперечного сечения, как показано на рисунке 1. В верхнем и придонном слоях, а также в береговых отсеках, значения скоростей течения определяются расчетным путем.

Рисунок 1* - Схема поперечного сечения потока

_______________

* Качество рис.1-21 в электронном исполнении соответствует качеству рисунков, приведенных в бумажном оригинале. - Примечание изготовителя базы данных.          

Метод расчета расходов в береговых отсеках следует задавать в программе "WinRiver II" согласно указаниям [6] в зависимости от формы (геометрии) берегового отсека.

Для использования профилографов "Stream Pro" и "Rio Grande" следует задавать степенной закон распределения скоростей по вертикали с показателем степени 1/6.

7.5 Суммарный расход воды , м/с, вычисляется по формуле

,                                     (7.1)

     
где - измеренный расход воды, м/с;

и , и - вычисленные расходы в верхнем (приповерхностном) и придонном слоях воды, в правом и левом береговых отсеках, м/с, соответственно.