如何测量深圳的沿岸流?

一份关于测量深圳沿岸流的指南,重点介绍声学多普勒流速剖面仪(ADCP)方法、影响水流的因素以及设备选择。

1. 深圳在哪里?


深圳是中国南部广东省的一座现代化大都市,是经历了显著发展和变革的城市之一。这座城市位于中国大陆南部海岸,濒临南海边缘。
从地理上看,深圳是一个景观多样的城市。其海岸线非常长,超过 260 公里,沙滩与岩岸交错,形成了许多海湾和海湾入口。城市的西部是珠江口,那里为海洋生物提供了丰富的淡水和营养物质。
深圳是一座充满创新和创业精神的城市,拥有高科技产业和充满活力的商业环境。它汇聚了来自中国各地乃至全世界的人才,增添了其多元文化和充满活力的城市氛围。这里的建筑是现代摩天大楼与传统文化元素的结合,反映了城市的快速发展和独特身份。
深圳周边的水域对航运和贸易、休闲娱乐以及海洋生物都非常重要。由于靠近海洋,这座城市的海洋经济有了相当大的发展,其中还包括渔业、水产养殖和滨海旅游。

2. 深圳附近沿岸流的状况如何?


深圳附近的沿岸流受到多种因素的影响,因此其流动模式复杂且不断变化。
控制水流的主要因素是季风。由于西南季风的影响,夏季表层海水向东北方向流动,而冬季由于冬季风的影响,海水则向西南方向流动。季节风向的这些变化极大地影响了沿岸流的分布和强度。
海底地形也起着重要作用。海底不同的海脊、海峡和浅滩会改变水流的方向。例如,珠江口较深的海峡可以使水流汇聚,从而加快流速,而较浅的区域可能会导致水流扩散,从而减缓流速。
另一个关键因素是潮汐。深圳的潮汐是半日潮,每天有两次高潮和两次低潮。潮流速度可能会很强,尤其是在河口内和海岸附近。潮汐与季风的相互作用使水流模式变得复杂,从而形成了潮汐漩涡和激流。
沿岸流的复杂性还受到水中温度和盐度梯度的影响。南海温暖且盐度较高的海水与珠江口较冷且盐度较低的海水相互作用,形成了密度差异。这些密度梯度驱动着水的流动,并可能导致水柱中的水体混合和分层。

3. 如何观测深圳的沿岸水流?


作为一座大都市,深圳需要精确测量沿岸水流,以应用于海岸工程、海洋环境保护和航运安全等领域。
传统上,人们使用表面漂流器、固定流速仪和卫星图像来研究沿岸水流。但这些技术都各有其局限性。表面漂流器只能提供表层的信息,固定流速仪的空间覆盖范围有限。卫星图像可能能提供一个大致的情况,但没有详细的垂直信息。
事实证明,声学多普勒流速剖面仪(ADCP)是一种更好、更有效的测量沿岸流的方法。ADCP 多普勒仪可以同时测量多个深度的水流速度,能提供关于水流结构的更详细信息。

3.1 基于多普勒效应原理的 ADCP 如何工作?


声学多普勒流速剖面仪(ADCP)基于多普勒效应工作。它们以已知频率向水中发射声波。由于水中移动颗粒的反射,反射波的频率会发生变化。这种频率偏移与水流速度成正比。ADCP 可以通过解读发射和接收声波之间的频率差异,来确定不同深度许多点处的当前水流速度的大小和方向。
ADCP 流速剖面仪的换能器阵列发射和接收声波。一般来说,ADCP 流速仪会将换能器阵列安装在合适的平台上,如船舶、系泊设备或浮标上。当声波穿过水时,它们会被水分子和其他悬浮颗粒反射。然后,换能器检测到这些反射波,同时通过船上的电子设备处理数据,以获得水流速度剖面。

3.2 进行深圳沿岸流的高质量测量需要什么?


要对深圳沿岸流进行高质量测量,就必须考虑与 ADCP 流速仪设备相关的某些因素。
首先,设备必须可靠。海洋环境相当恶劣,尤其是由于盐度高,腐蚀的可能性很大,因此 ADCP 流速仪的外壳材料必须坚固。钛合金材料非常适合制作外壳。它具有出色的耐腐蚀性,确保了在这种盐水环境中的长期稳定性和准确性。此外,钛合金强度高但重量轻,使得 ADCP 的操作和安装相当容易。其低热膨胀系数进一步有助于在不同温度条件下的测量准确性。
除了材料质量,其他因素,如尺寸、重量、功耗和成本也很重要。对于在深圳沿海水域的实际使用,紧凑、轻便的 ADCP 是理想的。这可以很容易地安装在各种平台上,包括小型船只或浮标。低功耗确保了无需频繁更换电池或连接电源就能进行更长时间的操作。成本是另一个关键因素,特别是在需要进行大规模或长期监测时。相对便宜的 ADCP 剖面仪能够实现广泛而持续的测量。

3.3 如何选择合适的流速测量设备?


要选择合适的设备来测量深圳海岸的水流,必须考虑许多变量。
根据不同的使用场景,有不同类型的 ADCP。船载 ADCP 适合在船舶航行时进行移动测量,因此,当船舶在不同区域航行时,它们可以提供关于水流的实时数据。而坐底式 ADCP 最适合对沿海水域的特定位置进行长期定点监测。它们能够连续记录水流速度,并提供与水流时间变化相关的重要数据。浮标式 ADCP 适用于船舶难以到达的地点,或者当浮动平台更合适时。它们具有无线传输能力,可以进行远程监测。


其他需要考虑的因素是 ADCP 的频率。对于深圳沿海地区常见的浅水深度,适用不同的频率。对于大约 70 米以内的水深,600kHz 频率的 ADCP 应该是合适的。它在相对较浅的水域中具有良好的分辨率,对港口监测等工作很有用。对于更深的水域(大约 110 米以内的浅水),300kHz 的 ADCP 是更好的选择。在更深的区域,比如深圳水域的外部,75kHz 的 ADCP 可以测量深达 1000 米的水流。


市场上一些最知名的 ADCP 品牌包括 Teledyne RDI、Nortek、SonTek。然而,对于一个更经济实惠且质量不错的选择,偶信科技确实有一些性价比极高的ADCP。它采用全钛合金结构,因此非常耐用且耐腐蚀。它涵盖了适合深圳沿海水域不同水深的频率。 更多信息请访问偶信科技ADCP生厂商:https://oceantek.pro

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dolphin 2025年3月26日
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