Đo đạc và phân tích dòng chảy bằng thiết bị ADCP

ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) là thiết bị đo dòng chảy dựa trên hiệu ứng Doppler, được sử dụng để đo đạc và phân tích dòng chảy trong nước. ADCP có thể đo dòng chảy ở nhiều tầng sâu khác nhau đồng thời, giúp phân tích cấu trúc dòng chảy theo chiều dọc.

Các nội dung chính

Chức năng đo đạc và phân tích dòng chảy của thiết bị ADCP

ADCP có thể thực hiện các chức năng đo đạc và phân tích dòng chảy sau:

Đo vận tốc và hướng dòng chảy theo độ sâu (profile): Đây là chức năng chính, cung cấp thông tin chi tiết về cấu trúc của dòng chảy.
Xác định lưu lượng dòng chảy: Bằng cách tích hợp dữ liệu vận tốc dòng chảy trên toàn bộ diện tích mặt cắt ngang, ADCP có thể ước tính lưu lượng (thể tích nước chảy qua một điểm trong một đơn vị thời gian).
Theo dõi sự thay đổi của dòng chảy theo thời gian: ADCP có thể ghi lại dữ liệu dòng chảy liên tục, cho phép phân tích các xu hướng biến đổi của dòng chảy theo thời gian (ví dụ: theo mùa, theo thủy triều, theo thời tiết).
Xác định các đặc điểm khác của nước: Một số ADCP có thể đo thêm các thông số như độ đục của nước (turbidity) hoặc độ phản xạ âm thanh (acoustic backscatter), cung cấp thông tin về thành phần và đặc tính của nước.
Ứng dụng trong nhiều môi trường: ADCP có thể hoạt động ở nhiều môi trường nước khác nhau như sông, hồ, cửa sông, vùng ven biển, và thậm chí cả đại dương.
Lập bản đồ dòng chảy: Với dữ liệu đo đạc và phân tích dòng chảy thu thập được, ADCP có thể được sử dụng để tạo ra bản đồ trực quan về dòng chảy, thể hiện hướng và tốc độ dòng chảy tại các vị trí khác nhau.
Xem thêm: Ứng dụng của thiết bị đo dòng chảy>>>

Dữ liệu từ thiết bị ADCP được ứng dụng để đo đạc và phân tích dòng chảy.

Nguyên lý hoạt động trong đo đạc và phân tích dòng chảy của thiết bị ADCP

ADCP hoạt động dựa trên hiệu ứng Doppler của âm thanh. Nói cách khác, ADCP sử dụng âm thanh để “nghe” chuyển động của nước và từ đó đo được dòng chảy.

Cụ thể, nguyên lý hoạt động trong đo đạc và phân tích dòng chảy của thiết bị ADCP như sau:

Phát sóng âm thanh: Thiết bị phát ra các xung âm thanh (thường là sóng siêu âm) vào môi trường nước.
Tán xạ: Khi các xung âm thanh này gặp các hạt lơ lửng trong nước (ví dụ: phù du, hạt cát, bọt khí), chúng sẽ bị tán xạ (phản xạ).
Thu tín hiệu phản xạ: Thiết bị thu lại các tín hiệu âm thanh đã bị tán xạ này.
Đo sự thay đổi tần số (hiệu ứng Doppler): Do chuyển động của các hạt lơ lửng trong nước, tần số của sóng âm thanh phản xạ sẽ thay đổi so với tần số phát ra (hiệu ứng Doppler). Sự thay đổi tần số này tỷ lệ thuận với vận tốc của dòng chảy.
Xác định vận tốc và hướng dòng chảy: Bằng cách phân tích sự thay đổi tần số Doppler, thiết bị ADCP thực hiện đo và phân tích dòng chảy về vận tốc (tốc độ) và hướng của dòng chảy tại các độ sâu khác nhau. Quá trình này được thực hiện dọc theo chùm tia âm thanh mà ADCP phát ra, do đó tạo ra “hồ sơ” (profile) của dòng chảy theo độ sâu.

Nguyên lý hoạt động của thiết bị ADCP khi đo đạc và phân tích dòng chảy.

Phân loại thiết bị ADCP sử dụng trong đo đạc và phân tích dòng chảy

Có nhiều loại ADCP khác nhau được sử dụng để đo đạc và phân tích dòng chảy. Thiết bị ADCP được phân loại dựa trên các yếu tố như tần số phát âm, số lượng chùm tia âm thanh hay phương pháp gắn. Trong đó, phân loại phổ biến nhất là dựa vào phương pháp triển khai và ứng dụng thực tiễn sẽ bao gồm ADCP gắn cố định (Bottom-mounted ADCP) và ADCP di động (Moving vessel ADCP – MV-ADCP).

– ADCP gắn cố định (Bottom-mounted ADCP)

Đặc điểm: Được đặt dưới đáy sông, hồ, biển. Có thể hoạt động trong thời gian dài và cung cấp dữ liệu liên tục.

Ứng dụng:

Đo đạc và phân tích dòng chảy ở các cửa sông, vùng ven biển, eo biển.
Giám sát dòng chảy trong các dự án xây dựng (cầu, cảng, đê điều).
Nghiên cứu về thủy triều, sóng, và các hiện tượng tự nhiên khác.

Model thiết bị ADCP gắn cố định điển hình: Nortek Signature Series ADCP, SonTek ADP (Acoustic Doppler Profiler), Teledyne RD Instruments (RDI) Workhorse ADCP.

ADCP gắn cố định trên tàu để đo đạc và phân tích dòng chảy.

– ADCP di động (Moving Vessel ADCP – MV-ADCP):

Đặc điểm: Được gắn trên tàu thuyền. Thu thập dữ liệu đo đạc và phân tích dòng chảy trong khi di chuyển.

Ứng dụng:

Đo đạc, khảo sát nhanh dòng chảy trong các khu vực rộng lớn (sông, hồ, biển).
Đo đạc và phân tích dòng chảy, phục vụ cho lập bản đồ dòng chảy chi tiết.
Khảo sát trong các khu vực có giao thông đường thủy.

Model thiết bị ADCP gắn cố định điển hình: SonTek RiverSurveyor M9/S5, Teledyne RD Instruments (RDI) StreamPro ADCP, Teledyne RD Instruments (RDI) Rio Grande ADCP.

Bảng so sánh thiết bị ADCP gắn cố định và thiết bị ADCP di động

Thiết bị ADCP sử dụng trong đo đạc và phân tích dòng chảy	Ưu điểm	Nhược điểm	Trường hợp sử dụng
ADCP gắn cố định	Cung cấp dữ liệu liên tục trong thời gian dài, ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài như sóng.	Chỉ đo dòng chảy tại một điểm cụ thể, khó khảo sát các khu vực rộng lớn. Cần chi phí và công sức để lắp đặt và bảo trì.	Nghiên cứu chi tiết về dòng chảy tại một địa điểm cụ thể, giám sát dòng chảy trong các dự án xây dựng, nghiên cứu dài hạn về thủy triều.
ADCP di động	Khảo sát nhanh chóng các khu vực rộng lớn, đo đạc và phân tích dòng chảy để tạo ra bản đồ dòng chảy.	Dữ liệu đo đạc và phân tích dòng chảy có thể bị ảnh hưởng bởi chuyển động của tàu, cần có hệ thống định vị chính xác.	Khảo sát dòng chảy trên diện rộng, lập bản đồ dòng chảy, khảo sát trong các khu vực giao thông thủy.

Hy vọng thông qua bài viết trên, Đất Hợp đã giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về khả năng đo đạc và phân tích dòng chảy của thiết bị ADCP. Mọi thắc mắc về thiết bị ADCP, cũng như các thiết bị khảo sát thủy đạc khác, hãy liên hệ ngay đến HOTLINE 0903 825 125 để được tư vấn và hỗ trợ nhanh chóng nhất.