两种测流设备的测量结果比对分析

　　0　引言

　　海洋流场的实时监测和测量是海洋学研究、水下工程、航海以及军事活动的重要内容。测流设备种类繁多,按照工作原理的不同可以分为机械式海流计、压力式海流计、电磁式海流计以及声学海流计等。如何正确使用不同类型的海流计并获得可靠的流场信息一直是海洋水文专业人员关注的问题。

　　1　测量设备简介

　　ADP声学多普勒海流剖面仪(以下简称ADP)具有测量流速和流向的功能。它利用"多普勒效应"原理,通过测定水中微颗粒声后向散射的多普勒频移而测量流速和流向。通过一次发射,可以测量一个垂直剖面内不同深度的流速和流向,其测量结果为具有一定厚度流层的流速和流向均值。一般情况下,该设备在船锚系或低漂泊状态下进行。而S4海流计是一种人工磁场电磁自容式海流计,具有流速流向、浪高、温、盐、密等测量功能,它以电极间的海水做导体,通过固定在传感器上的电极来测量。工作时,将其与铅鱼捆绑施放到一定深度水中,这样可以尽可能减小海水漂浮力带来的影响。在非人为情况下,它仅能测量施放深度处的单层参数,同样也在船锚系或低漂泊状态下进行。

　　2　设备设置与数据采集

　　ADP主要完成不同层的流速流向测量。频率设置为500 kHz,测量方向向下,采样时间为60 s,周期为5 min,每10 m读取一个数据,共30层,每层厚2 m,盲区1 m。S4海流计主要完成水温和浪高测量,辅助完成单层流速流向测量。其频率设置2 Hz,采样时间1 min,采样间隔为1 min。

　　3　测量结果与分析

　　3.1　测量结果

　　下述的测量结果仅仅是一次同地点同时间ADP和S4海流计的测量数据,一次ADP多层测量数据和一次S4海流计的单层测量数据。ADP程序设置为2-50 m层,S4海流计人为施放绳子约20 m层。图1为两型设备在相同时间内20 m层的流速随时间变化曲线。(实线为S4海流计,虚线为ADP)。

　　ADP按程序设置2-50 m层,采样1组/min。图2为ADP分别在10、20、40和50 m层同一时间不同流层流速随时间变化的曲线。

　　S4海流计按程序设置,无层数功能,人为施放绳子6 m并固定,采样数据1组/s。图3为S4在6 m层流速随时间变化曲线。

　　3.2　结果分析

　　根据海洋学中浅海陆架海流系统中的论述,流速均随离岸线距离的增加而加大,并在某一距离上达到最大值。参考近岸流速分布数据,结合测量点距岸线的最短距离且不排除设备安装条件和船体前后左右移动和摇摆因素。一般海况条件下确定流速范围为17~80 cm/s,恶劣海况条件下可超过80 cm/s。

　　结合以上3次数据结果。整体来看,ADP和S4海流计处于20 m层时测量结果具有较好的一致性,S4海流计获取的流速值大于ADP约15~25 cm/s。ADP在10、20、40和50 m不同流层流速的层次明显,体现了不同层深幅度变化的规律和各层流随时间变化的平缓趋势。S4海流计随时间的走向呈上升态势。由于上述3个典型测量并不是在同一天进行,在不排除海况的影响外,从下面几个方面分析论述。