Role of turbulence fluctuations on uncertainties of acoustic Doppler current profiler discharge measurements

Tarrab, Leticia; García, Carlos Marcelo; Cantero, Mariano I.; Oberg, Kevin A.

doi:10.1029/2011wr011185

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“…These results confirm earlier findings by Tarrab et al . []. Increasing the mesh cell size, or applying a spatial smoother, only improves the estimates of the spatially induced variance.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

“…[] and Tarrab et al . [], who argue that several repeat transects are needed to obtain robust estimates of the turbulence‐averaged velocity. The proposed method seems to reduce the minimum number of repeat transects needed.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…Typically, the contribution by turbulence overwhelms the noise effect [Lu and Lueck, 1999;Vermeulen et al, 2011]. Turbulence-induced time variations require vessel-mounted ADCP transects to be navigated repeatedly at the same cross section [Szupiany et al, 2007;Tarrab et al, 2012]. This allows to isolate the mean flow contribution.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Improved flow velocity estimates from moving-boat ADCP measurements

2014

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Acoustic Doppler current profilers (ADCPs) are the current standard for flow measurements in large-scale open water systems. Existing techniques to process vessel-mounted ADCP data assume homogeneous or linearly changing flow between the acoustic beams. This assumption is likely to fail but is nevertheless widely applied. We introduce a new methodology that abandons the standard assumption of uniform flow in the area between the beams and evaluate the drawbacks of the standard approach. The proposed method strongly reduces the extent over which homogeneity is assumed. The method is applied to two field sites: a mildly curved bend near a junction featuring a typical bend flow and a sharply curved bend that features a more complex sheared flow. In both cases, differences are found between the proposed method and the conventional method. The proposed technique yields different results for secondary flow patterns compared with the conventional method. The velocity components estimated with the conventional method can differ over 0.2 m/s in regions of strong shear. We investigate the number of repeat transects necessary to isolate the mean flow velocity vector from the raw ADCP signal, discarding the influences of noise, positioning and projection errors, and turbulence. Results show that several repeat transects are necessary. The minimum number of repeat measurements needed for robust mean velocity estimates is reduced when applying the proposed method.

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“…These results confirm earlier findings by Tarrab et al . []. Increasing the mesh cell size, or applying a spatial smoother, only improves the estimates of the spatially induced variance.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

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Improved flow velocity estimates from moving-boat ADCP measurements

2014

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“…Para ambos secciones relevadas del rio San Antonio, se adopta como valor de referencia al caudal medido con ADCP. La incertidumbre asociada a la determinación de caudal con ADCP depende de configuración de registro adoptado, del ruido electrónico y el ruido ambiental presente durante las mediciones (Tarrab et al, 2012). Durante la medición reportada en este resumen, el caudal medido por el ADCP en el primer tramo fue 0.94±0.12 m 3 /s.…”

Section: Resultsunclassified

“…Además, este perfilador cuenta con un dispositivo denominado "SmartPulse", el cual en base a la profundidad, velocidad y niveles de turbulencia del flujo, adapta el esquema de pulso acústico para esas condiciones con el fin de proveer la máxima resolución de datos de velocidad (en las tres dimensiones), lo que permite capturar perfiles de velocidad de flujo con una frecuencia de 1 Hz y tamaños de celda pequeños de hasta 0.02m. Con el ADCP instalado sobre una plataforma móvil (Figura 3), se realizaron números pares de transectas o cruces (de ida y vuelta para evitar efectos direccionales) muestreando el campo de flujo y la batimetría de la sección evaluada de manera de completar un tiempo total de medición superior a los 12 minutos (Tarrab et al 2012) con el fin de minimizar la incertidumbre asociada a la determinación experimental de caudales de flujo. Para estimar la velocidad en las regiones no medidas del flujo, en la parte superior (debido a la sumergencia del instrumento) e inferior (para evitar interferencias del fondo en el pulso acústico) se ajustó una ley potencial de velocidades sobre todo el perfil de velocidades (exponente = 1/6).…”

Section: Sitios De Medición Instrumental Y Metodologíaunclassified

Evaluación experimental de la técnica de velocimetría por seguimiento de partículas a gran escala para la determinación de caudales en Ríos Serranos

et al. 2014

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Este trabajo presenta una evaluación experimental de una técnica de cuantificación de caudales de aguas superficiales en ríos serranos de la provincia de Córdoba. Los ríos serranos de la provincia de Córdoba se caracterizan por su alta variabilidad temporal definida por la ocurrencia de crecientes repentinas o torrenciales de corta duración y gran velocidad de la corriente (en épocas de lluvias) y por la presencia de periodos extensos de estiaje (período de aguas bajas) con caudales del orden de unos cientos de litros por segundo lo que dificulta la selección de una técnica experimental óptima para todas las condiciones de flujo presentes durante un año. En este trabajo se presenta como alternativa una técnica remota para estimar el caudal escurrido en un curso fluvial en al ámbito serrano implementando a gran escala la técnica de velocimetría por seguimiento de partículas (de sus siglas en inglés LS PTV) la cual puede ser aplicada eficientemente en periodos de aguas bajas y medias con un bajo costo relativo. El campo de velocidad superficial determinado experimentalmente con LS PTV en un curso fluvial sembrado con partículas o trazadores y la batimetría de la sección transversal conocida permiten realizar estimaciones del caudal escurrido. La metodología experimental propuesta es validada con resultados obtenidos utilizando simultáneamente otras técnicas en el río San Antonio en la región serrana de la provincia de Córdoba, en dos secciones diferentes, Cuesta Blanca y Villa Carlos Paz, en condiciones de aguas bajas y medias, respectivamente. Finalmente, se discuten las posibles fuentes de errores involucradas en la implementación de la metodología experimental presentada.

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