جهاز قياس التيار الصوتي دوبلر (ADCP) من طراز HD-MAX المساعد في قياس الأنهار عالية المحتوى من الرمال بدقة عالية
ملخص:
“موجة الصوت منخفضة التردد (24 كيلو هرتز) لجهاز الصدى مزدوج التردد HD-MAX تتميز باختراق جيد. في المياه العكرة التي يصل فيها محتوى الرمل إلى 73.1 كجم/م³، فإن أصداء HD-MAX المستقرة تكتشف بدقة تضاريس قاع الماء، مما يوفر معلومات تتبع قاع مستقرة لقياس تصريف ADCP.”
التحدي: نسبة عالية من الرمل وسرعة تيار عالية
لقد قامت معدات المسح الهيدروغرافي من Hi-Target بعمل صعب في حوض النهر الأصفر. يتدفق الجزء الأوسط من النهر الأصفر عبر هضبة اللوس، وتجلب الروافد كميات كبيرة من الرواسب إلى النهر الأصفر، مما يجعله أكثر الأنهار غنى بالرواسب في العالم. كانت مهمتنا هي إجراء مسح للمعلومات الهيدرولوجية لموسم الفيضانات لمحطة Huayuankou – وهي المحطة الأولى التي يدخل فيها النهر الأصفر إلى سهل المصب.
تأسست محطة هوايوانكو الهيدرولوجية في يوليو 1937 وهي أهم محطة للتحكم في المياه والرمال في التيار الرئيسي للنهر الأصفر.
يجلب النهر خلال موسم الفيضانات الكثير من الرواسب من الروافد العليا للنهر الأصفر. على الرغم من أن محتوى الرمل وسرعة وتدفق النهر عند المحطة الهيدرولوجية قد ازداد بشكل كبير، مما يجعل عمل القياس هذا أكثر صعوبة، إلا أن المعلومات الهيدرولوجية لمستويات المياه المرتفعة يمكن أن تثري البيانات الهيدرولوجية للمحطة الهيدرولوجية بشكل أكبر، وهو أمر مهم لإدارة حوض النهر الأصفر بأكمله. لذلك، عندما يحل موسم الفيضانات، تجري المحطة الهيدرولوجية اختبارات تدفق أكثر كثافة اعتمادًا على ظروف المياه.
الحلول: مع HD-MAX وHiMAX Sounder وiFlow RP600
جهاز iFlow RP600
في الماضي، كانت المحطة الهيدرولوجية عادةً تستخدم طريقة قياس التدفق التقليدية لقياس التصريف في ظروف عالية المحتوى من الرمل وسرعة تيار عالية. لقد تم تطوير العملية التقنية جيدًا، ولكن لا تزال هناك بعض المشاكل الموجودة، على سبيل المثال، يستغرق كل قياس وقتًا طويلاً، وطريقة القياس معقدة. ومتطلبات القسم المقاس صارمة، وما إلى ذلك.
يمكن استخدام معدات قياس تصريف ADCP لمسح التصريف بسهولة وسرعة. اخترنا iFlow RP600 ADCP لإكمال هذا المسح، وزورق ثلاثي آخر كحامل لـ ADCP. تم تركيب ADCP على الزورق الثلاثي بينما تم تركيب محول الطاقة ثنائي التردد لجهاز HD-MAX في مقدمة الزورق الثلاثي، وتم تقليل المسافة بين محول الطاقة والزورق الثلاثي قدر الإمكان.
جهاز الصدى ثنائي التردد HD-MAX
وفقًا لتجارب القياس السابقة، عندما يكون محتوى الرمل 1 ~ 3 كجم/م3، سيتم تقليل ملف القياس الفعال لـ ADCP إلى حوالي نصف نطاق ملف القياس الاسمي. نظرًا للمحتوى الرملي الكبير لنهر يانغتسي، من الصعب أن تنتشر موجة الصوت عالية التردد المطلوبة لقياس الأعماق بواسطة ADCP في الماء، لذلك لا يمكن لـ ADCP قياس معلومات تتبع القاع بمفردها في هذه الحالة.
كنا نعلم أن الإشارة الصوتية منخفضة التردد عند 24 كيلو هرتز تتمتع بقدرة اختراق أقوى، وجهاز الصدى ثنائي التردد HD-MAX يحتوي على ترددين 200 كيلو هرتز و 24 كيلو هرتز، لذلك قررنا استخدام بيانات قياس الأعماق المقاسة بواسطة HD-MAX في هذا القياس لاستكمال بيانات قياس الأعماق المفقودة في معلومات تتبع القاع الخاصة بـ ADCP.
برنامج HiMAX Sounder
أكملنا تسجيل بيانات قياس الأعماق والتصريف على HD-MAX وقمنا بتشغيل برنامج HiMAX Sounder وبرنامج قياس التصريف iFlow على HD-MAX في نفس الوقت، حيث يمكن لـ HiMAX Sounder إخراج بيانات قياس الأعماق في الوقت الفعلي. عن طريق تعيين منفذ الإخراج التسلسلي وتنسيق الإخراج، يمكننا إدخال بيانات العمق المقاسة إلى iFlow في الوقت الفعلي.
مسح مستقر، إخراج في الوقت الفعلي لبيانات الأعماق.
في 6 يوليو 2022، وصل محتوى الرمل في المحطة الهيدروغرافية إلى 73.1 كجم/م³.
في 8 يوليو 2022، وصل متوسط سرعة التيار للقسم إلى 1.3 ~ 2 م/ث، وانخفض محتوى الرمل إلى 33.3 كجم/م³، ووصل أقصى عمق للمياه للقسم إلى 5 أمتار.
في ظل هذا المحتوى العالي من الرمل، فشلت الموجة الصوتية عالية التردد ولم يتمكن ADCP من إجراء قياس تتبع القاع. ومع ذلك، كان للموجة الصوتية منخفضة التردد في HD-MAX قدرة اختراق قوية، في حالة المحتوى العالي من الرمل الذي يصل إلى 73.1 كجم/م³، ظل الصدى منخفض التردد مستقرًا للغاية.
يتميز برنامج HiMAX Sounder أيضًا بوظيفة معالجة البيانات. لا تدعم معالجة البيانات فقط تصفية الوسيط، وتصفية المتوسط المرجح، والتصفية الإحصائية للتعامل مع نقاط العمق الخاطئة، ولكن أيضًا أخذ العينات حسب المسافة، وحسب الوقت، وحسب الفاصل الزمني للعمق. يمكن للمستخدمين اختيار الدقة المقبولة بحرية عند معالجة بيانات تحديد المواقع، بما في ذلك الحل الفردي، وحل DGPS، وحل التثبيت.
لنلقِ نظرة على البيانات التي جمعناها في 6 يوليو. يمكن لبرنامج HiMAX Sounder تصدير العناصر التي يريدها المستخدمون، وهنا قمنا بتصدير الإحداثيات وعمق الصدى منخفض التردد.
الخاتمة
جهاز الصدى ثنائي التردد HD-MAX يقيس بدقة عالية ومناسب لمختلف البيئات، وقد أظهر أداءً جيدًا جدًا في المياه العكرة التي تحتوي على نسبة رمل 73.1 كجم/م³ ضمن عمق 5 أمتار.
برنامج HiMAX Sounder القوي يمكنه إخراج بيانات الأعماق في الوقت الفعلي، وتتوفر تنسيقات بيانات غنية، مما وسع بشكل كبير فرص التعاون بين HD-MAX ومعدات المسح الهيدروغرافي الأخرى.
نظرة عامة على المنتج
يمكن تطبيق جهاز الصدى ثنائي التردد HD-MAX على نطاق واسع في قياس الرواسب للتجريف، وقياس الأعماق في المياه ذات المحتوى العالي من الرواسب، ومشاريع قياس الأعماق الأخرى في المياه الضحلة، أو العميقة، أو الأعمق بكثير. يدمج برنامج HiMAX Sounder الهيدروغرافي كامل الميزات قياس الأعماق، والملاحة، والمعالجة اللاحقة. علاوة على ذلك، مزودًا بشاشة كبيرة مقاس 17 بوصة ومنصة حاسوب صناعية، يوفر HD-MAX مجموعة من الحلول الموثوقة لمكاتب المسح الهيدروغرافي حول العالم مع محول طاقة ثنائي التردد قوي وعصا مسح سهلة الاستخدام.
تتبع قاع البحر. بالاستفادة من الطاقة العالية للموجات الصوتية منخفضة التردد والتوهين المنخفض في الماء، فإن HD-MAX قادر على تتبع قاع البحر.
المياه العكرة ذات المحتوى العالي من الرمل. يمكن تشغيل HD-MAX بسهولة في المياه ذات المحتوى العالي من الرمل الذي يتراوح بين 3 ~ 35 كجم/م³. تسمح الموجات الصوتية منخفضة التردد لـ HD-MAX باختراق كمية كبيرة من الرمل في النهر للحصول على تضاريس تحت الماء.
القياس بسرعة عالية. يدعم HD-MAX القياس بسرعة عالية مع أعلى معدل إرسال يبلغ 30 هرتز. تحت شرط أن تصل سفينة القياس إلى السرعة القصوى البالغة 10.6 عقدة وعمق الماء 10 ~ 40 مترًا، تكون الأصداء المستلمة بواسطة HD-MAX مستقرة ولا توجد أصداء ثانوية أو أصداء زائفة.
محلل التيار الصوتي دوبلر للقياس المباشر (ADCP) من سلسلة iFlow RP هو نظام دقيق وسهل الاستخدام لقياس التيار، يمكن نشره على منصات مرنة: القوارب ثلاثية الهياكل، والمركبات السطحية غير المأهولة (USV)، والعوامات، والتركيب على قاع البحر، وما إلى ذلك. يوفر iFlow RP600/1200 قياسًا دقيقًا بمدى 75 مترًا/25 مترًا، ويمكن استخدامه على نطاق واسع لمراقبة ومسح تصريف الأنهار والقنوات البحرية والمشاريع الهندسية الأخرى.
