ADCP河流流量测量应用实例分析

刘洋 李伟 田长涛

摘 要：河流流量测量是水文监测工作重要内容。传统流量测验方式一般有人工船测、桥测、涉水测量和缆道测量等，属面积流速法测流原理。文章介绍的ADCP法测流为当前最新一代河道流量测量方法，其集成了声学、电磁学、遥感传输技术和数据自动处理技术，使河道流量测验技术实现了自动化、智能化和信息化。文中从ADCP测流原理、方法和应用体验等方面进行了实例分析，对进一步推广使用该技术提供了参考借鉴。

关键词：ADCP；河流流量；测量

中图分类号：P332 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）13-0170-02

Abstract： The measurement of river discharge is an important part of hydrological monitoring. The traditional flow measurement methods generally include artificial ship survey， bridge survey， wading measurement and cable-way measurement， which belong to the flow measurement principle of area velocity method. The ADCP method introduced in this paper is the latest generation of river flow measurement method. It integrates acoustics， electromagnetism， remote sensing transmission technology and data automatic processing technology， which makes the river flow measurement technology realize automation， intelligence and information. In this paper， the principle， method and application experience of ADCP current measurement are analyzed， which provides a reference for further popularizing and using this technique.

Keywords： ADCP； river discharge； measurement

1 ADCP流量测量原理简介

ADCP是英文Acoustic Durrent Profiler的缩写。中文通常译为声学多普勒流速剖面仪。当装备有ADCP的测量船（小河流可采用微型遥控船）从河流某断面一侧航行至另一侧时，ADCP即刻测出河流流量，其基本原理是利用多普勒效应原理进行流速测量。ADCP因其原理的优越性，突破传统机械转动为基础的传感流速仪，具有能直接测出断面的流速剖面、测验历时短、测速范围大、测验人员安全性提高等特点。与传统的人工船测，桥测，缆道测量，和涉水测量相比其具有以下优点：（1）优于传统静态方法测流，

ADCP在随测量船运动过程中进行测量，极大缩短测流历时，能够最大程度测取实时洪峰流量。（2）与传统方法相比，ADCP不要求测流断面垂直于河岸，船行轨迹可以是斜线或曲线，这为在临时断面抢测突发洪水提供了便利。（3）具有全程自动化程度高，无需人工过多干预，系统自动判断成果精度，测速范围大、流速、流量、流向、水深等水文要素成果一次形成的特点。（4）ADCP测流装置安装方便，对附属设施数量要求很少，系统整体质量轻小方便携带。

2 ADCP仪器构成与安装

2.1 船体构件

船体为ADCP系统的载体，一般有遥控和拖拽两种。船体配有平衡尾翼和嵌入挂钩柱，船体一般长约1.5m，宽0.7m。

2.2 主机、PNC、GPS构件

系统主机用于储存数据，连接信号，有三个接口。PNC用于放置电池，给系统提供电能连接信号。GPS用于系统定位，接收和传输信号。

2.3 无线连接电脑装置

该装置负责存储、整理和接收数据，有一个接收信号的插口。

2.4 ADCP安装简介

（1）首先安装三条数据电缆线，插头不能碰到水。（2）观察PNC和电脑接收器指示灯的变化。（3）默认选择底跟踪收集数据，如果涨水泥沙大就用GPS。（4）进行罗盘校正，校正前要确认仪器的周围没有任何的磁性物体，盘校时将ADP旋转完整的二个圆周，在旋转的过程中，尽可能地摇动ADP，并改变罗盘的纵摇和横摇的姿态。每旋转一周至少要保持一分钟以上的时间。在每一次流量测量之前，都要做一次罗盘校正。（5）安装过程中必须让测船尽可能地静止在岸边。

3 ADCP测流实例分析

3.1 ADCP走航过程

首先要注意最小测量水深的限制，一般断面水深不能小于0.3m。

一次流量的走航测量可以分成：开始河岸、走航实测断面、结束河岸三个阶段。（1）开始河岸数据的采集：将测船停在开始测量的河岸处，至少采集10个剖面数据（10秒），然后点击开始测量，使船体向对岸移动，航行时尽可能地保持恒定的船速和船向。（2）结束河岸数据的采集：当航行横跨断面，到了对岸，输入距岸边的距离。至少10秒，并尽可能地停住测船，点击停止测量。（3）重复上述过程。

电脑系统会自动监测每个测回之间的成果偏差，现在按5%偏差控制，如果两个测回总流量相差不超过5%，则数据显示为黑色，此测回合格；否则数据显示为红色，此测回不合格，应舍去，重新完成一个测回（一般应完成至少两个测回）。一般情况要用四组数据进行数据成果整理。

3.2 ADCP与传统流量测验方式对比分析

经采用实例断面不同水位级下多测次对比（以流速仪精测法为准），发现传统流速仪法（常测法）在测验成果精度上还是要高于ADCP测流法，但精度差异较小。ADCP测流法在人员使用要求和测流历时上要优于传统方法，对比分析过程见表1。

4 结束语

ADCP测流法属新一代流量測验技术，其总体性能和工作成效优于传统测流方法，尤其在临时断面测流和突发局部洪水，抢测洪峰时，更能体现出其准备时间短、操作简便、对使用人员技能要求较低、测量成果自动输出等诸多优点。但该设备还存在诸如设备感应装置有时过于敏感，对船体走航形式要求较高，缺少精简化测验功能的一些弊端，这些都需要随着实际应用经验的积累逐渐改进。

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