河流入海通量的高频声传播监测研究

发布时间：2020-09-27 19:40

　　声学的应用涉及多个领域,尤其是在水下环境对于数据通信、矿产勘探、能源开发、水文监测等至关重要。水下环境复杂多变,声波在传输过程中受多种因素影响,分析声波的特性可以得知介质参数,因此对于声波在水下介质的传输时间、传输路径、传输损失、声能分布等的测量具有重要意义。河流生态的监测包含各方各面,本文侧重于河口水温、流速、入海总量的监控。首先查阅了河道水文监控的相关资料,介绍并整理了已有的温度、流速、通量的测量方法,其次,确定了基于声学探测手段的温流反演技术,通过本课题组已有的理论、设备基础进行完善、实验,提出了将海洋高频声层析技术应用于河道水文监测,在福建省九龙江北溪的江东库区进行考察、试验,并设立声学观测站,之后对当地的实际环境参数进行收集、分析,包括河道三维地形的测量,实时水位、温度的监测。基于现场的实际情况,本文在已有的理论、模型、设备基础上,对海洋声层析理论进行了完善,对声信号进行了伪随机编码以及混沌编码,提高其性噪比和抗多途能力。根据地形,基于bellhop对声线仿进行了模拟、仿真分析。研发了河口 60 kHz高频声层析观测仪器,采用工控机、水声探头等硬件设备,基于LabVIEW编写的用户界面程序,以及AWDT远程数据传输软件,实现声学信号的实时发送、采样、分析等,由其反演得到的温度、流速数据实现了实时传输与发布。在实验期间,福建漳州地区多次出现台风、暴雨等特殊天气,其带来的水量、温度骤变都由本设备所监测到,通过实际情况分析和与ADCP等测流设备进行对比,其监测结果较为准确,声学信号的变化与仿真模型相似,水文数据变化趋势合理。
【学位单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P332
【部分图文】：

系统原理图,声层析,广岛,系统原理

逦第一章绪论逦逡逑高之后，对系统的采样率、授时精度、数据处理速度提出了更高的要求。小尺度逡逑水域的水体中存在不均匀分布特性，对于中小尺度的测量结果影响较大，不容忽逡逑视，而且由于深度较浅，存在着复杂的边界因素的影响，水面、水底的边界对声逡逑波存在反射、折射的现象。因此根据这些因素，广岛大学设计了沿海声层析系统，逡逑如图１．３．１，并于１９９６年在日本的濑户内海［１９］，建立两个声学站点，站点间距逡逑５．７邋ｋｍ，用声波互易传输的方法测得潮流的变化。逡逑

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图１．３．２广岛大学声层析实验逡逑Ｆｉｇ．邋１．３．２邋Ａｃｏｕｓｔｉｃ邋ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ邋ｉｎ邋Ｈｉｒｏｓｈｉｍａ邋Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ逡逑国内学者在这一领域也己经展开相关的研究工作，国家海洋二所朱小华研发逡逑了频率为５邋ｋＨｚ的中频沿海声层析仪，如图１．３．３邋（插入仪器图），并在舟山群岛、逡逑三门湾、钱塘江、琼州海峡等进行了相关实验，根据地形进行声场模拟，如图逡逑１．３．４，测出潮流的动态，并在钱塘江测算出了流量的变化过程［２Ｕ２，２３’２４１。逡逑

声层析

图１．３．３中频沿海声层析仪逡逑Ｆｉｇ．邋１．３．３邋Ｍｉｄｄｌｅ邋ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋ｃｏａｓｔａｌ邋ａｃｏｕｓｔｉｃ邋ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑３２0：Ｒ＾￥￣ｌ３１０Ｎ逦．逡逑３０１逡逑３０°Ｎ邋＾邋Ｈａｎｇ７：ｌｔｏｔｒ＂逡逑３０＊逡逑押９°Ｅ邋１２。。￡邋１２１°Ｅ邋１２２ｅＥ邋１邋文Ｅ逡逑ＧＰＳ邋ｓａｔｅｌｌｉｔｅ逡逑

【参考文献】