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SONTEK ADP 在讷尔默达河上的自动监测

发布日期: 2024-03-01
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长达 458 公里的讷尔默达河(Narmada)是混凝土衬砌的大型灌渠,是印度供水部门挑战和机遇并存的标志性运河。其中,SSNNL 公司面临克服该渠道的多样性、水量和调度引起的水流复杂性以及层出不穷的淤积的问题,流速和水量的精确测监控发挥了重要意义。

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构成 SSNNL 运河系统的众多灌溉水渠之一

SonTek Argonaut-SL500 侧视型声学多普勒流速剖面仪(ADP)安装在讷尔默达河从古吉拉特邦流入拉贾斯坦邦的交汇位置,通过走航式声学多普勒流速剖面仪的率定支持,实现了更高精度的跨境输水数据交付。固定式 ArgonautSL500 的小时数据可随时通过拨号访问获得,并可自动累积以提供全年的输水数据。

 

在印度古尔冈的 SonTek 南亚区经理 Sham Chaudhari 表示,为了满足用水客户的需求并准确动态跟踪水资源输送,ADP 技术至关重要。

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Argonaut-SL500

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SonTek- SL1500 3G

Chaudhari 指出,“掌握时序数据非常重要。结合我们拥有的基础设施,我们面临的挑战是如何进行良好的测验,捕捉完整的流量。假如你每天测量三次,就无法获得灌溉用水的总量,也无法准确评估用水量。”

为了满足用户的需求并准确跟踪水资源输送,ADP 技术至关重要!

01

·挑  战·

讷尔默达河的源头是古吉拉特邦的凯瓦迪亚,容量为 1133 立方米/秒,流速为 1.69 米/秒,水面宽73.1 米,深 7.6 米。在运河进入拉贾斯坦邦的 458 公里处,水面宽 35 至 40 米,最大水深 4.2 米。

 

但在夏季用水的高峰期,水深可降至 1.2 米,水流会减缓到几乎停滞的 0.3 立方米/秒——采用传统人工的沿渠岸流量测量技术根本无法辨别。来自英国的欧洲支持办公室的 SonTek 应用专家 Lee Pimble,帮助 SSNNL 安装了新设备,他指出运河管控流程也会引起显著的回水效应。

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讷尔默达主运河具有季节性流量差异

如果水流缓慢甚至倒流,水位与排水量之间关系的假设就不再适用。但因为有了这些仪器,我们就能非常准确地测量流速并计算出排水量。

Pimble 指出,“回水效应总是给流量测验带来困难。如果水流缓慢甚至倒流,水位与流量之间关系的假设就不再适用。但因为有了这些仪器,我们就能非常准确地测量流速并计算出流量。”

 

Argonaut-SL500 是一种侧视型多普勒流速剖面仪,从传感器发出 0.5 MHz 的信号,读取水中悬浮颗粒的回波,从而测量水的流速。Argonaut 安装在距离运河底部1米处,其大直径传感器可产生极窄的波束,最远可达 100 米。

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在讷尔默达运河安装侧视型 Argonaut-SL500

数据以每小时收集一次,并存储在 Design Analysis Associates/YSI WaterLOG 500XL 数据记录仪中。通过 GSM 调制解调器,古吉拉特邦管理者可以拨号访问,从 Argonaut 下载读数。SonTek FlowPack 软件支持指标流速法计算排水量,这种计算方法考虑到了数据测量时运河严重淤积的渠道的实际容积和尺寸。

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SonTek SL1500-3G 在几分钟内

对渠道更多空间进行高精度测量

系统由电池和太阳能电池板供电,采集和存储数据时的耗电量极低,足以长期应对古吉拉特邦-拉贾斯坦邦边境沙漠的恶劣环境。

02

·动态河床的测绘·

SSNNL 当局与 SonTek 印度团队合作,每年多次收集河床轮廓数据,以了解运河深度和形状的变化,这些变化往往是因淤积和植被生长导致。

 

Chaudhari 表示,“当河床发生变化时,就必须更新率定关系曲线。”

 

为了完成这项任务,并且可以随时测量运河不同位置的流速和流量,SSNNL 采用了 SonTek RiverSurveyor。RiverSurveyor 是一套自带多波束剖面分析的浮动平台,可以智能管理单元大小、脉冲方式和声学模式,准确提供三维流速剖析、水深和流量。这使得SSNNL能够在几分钟内对渠道体系的任何位置进行高精度的流量测验。

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SonTek-Flowpack 流速率定报告示例

Flowpack 是 Sontek 基于 Windows 系统开发的一款固定式测流仪的数据后处理软件,专为在河流流量测验而设计。该软件的功能使ADP成为更精确的工具,让您可以更科学地利用我们 RiverSurveyor 的数据价值。RiverSurveyor 系统内置一个罗盘,这在“动底”的河床下,使用剖面仪船载式进行测验流量十分重要,与定点测量软件相结合,可在“动底”河床条件从浮船上使用剖面仪,无需使用复杂(或不可靠)的 DGPS 系统。在北方严寒气候条件下,RiverSurveyor 系统甚至可以“全年”使用,在冰下也可以进行流量测量!

Chaudhari 和他的团队帮助 SSNNL 收集了运河水深为 4.2 米、3 米和 1.2 米时的剖面数据,使他们能够利用从 FlowPack 软件中得出的指标流速的方程,通过率定关系曲线对 SL 进行修正。

 

RiverSurveyor 的测验数据印证了更新率定数据的重要性,绝对不能依赖于对运河固定尺寸。Chaudhari表示,“河底有很多植被,由于河床水文条件恶劣,我们不得不使用定点测流模式。”

03

·适应性强·

SonTek 总部的国际业务开发总监 Chris Ward 指出,印度运河的渠道多样性问题可以通过 SonTek 旗下更多的产品来解决。

 

Ward 表示,“SonTek 声学多普勒剖面测量技术在各种条件下都具有极强的适应性。硬件设计适用于各种环境。我们有用于狭小溪流和运河的产品,也有用于港口或海港的产品,这些产品足以覆盖到印度最大的灌溉渠。”

 

Pimble 补充说,Argonaut 和 RiverSurveyor ADP 计算流量采用的流速-面积法与印度水文经验相当吻合。

我们有用于狭小溪流和运河的产品,也有用于港口或海港的产品,这些产品足以覆盖到大规模的灌溉渠。

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SonTek 水文学家兼应用专家 John Sloat

向 SSNNL 工程师展示实时流量数据

他在评价与他合作完成讷尔默达主运河安装的 SSNNL 团队成员时表示,“他们是非常优秀的工程师,对水文学非常了解,对流速/面积法技术非常熟悉。Argonaut-SL 与他们的知识非常吻合。”

 

Chaudhari 指出,随着印度继续建设大型工程,像 Argonaut-SL 这样耐用、高精度的自动化设备将成为印度灌溉基础设施的未来。事实上,印度另一个大型灌溉系统的管理当局已经订购了 100 多台 Argonaut ADP 和一些 RiverSurveyor,这些设备将通过 SCADA 系统对接,实现对 600 多公里的运河自动流量监测。

 

随着灌溉输送系统领域的发展,更先进的监测和管理手段变得越来越重要。持续、准确、自动的流量监测帮助用户顺利跟踪水源的流量和输送情况,为数百万居民提供服务。

 

 

 

 

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