黑河大水水文站走航式ADCP流量测验比测分析

晁小路 马良成

摘 要： 大水水文站为黄河一级支流黑河控制站。为了提高测验精度，2017年7年-2018年10月在大水水文站进行走航式ADCP比测分析，通过对流量、面积、流速的比测分析，得出走航式ADCP在大水站适用。

关键词： 大水水文站;走航式ADCP;流量测验

【中图分类号】TV123     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.35.273

1 测站概况

黑河大水水文站位于甘肃省玛曲县大水牧场，为黄河一级支流黑河控制站。东经102°16′04.7″、北纬33°59′ 33.5″，距河口31km，集水面积7421km2。测验河段基本顺直，顺直段约300m，U型河槽，基上1km和基下1.2km均有弯道，中、高水时下游弯道起控制作用。基本断面下游约31km为入黄口，上游200m处有支流大水沟加入，为温泉，冬季断面不结冰。

2 比测仪器设备情况

本次使用的瑞谱ADCP，配备Hemisphere V102 GPS 罗经（V102 GPS Compass）一体机，由美国德立达（Teledyne）集团TRDI公司生产的新一代智能流量测验系统——“瑞谱”型ADCP。此次使用便携式遥控电动船是一款适用于中小河流使用的 ADCP 载体，其船体采用高强度柔性 PE 材料，全速行驶撞击岩石不破裂。整体防水密封，内部填充泡沫，永不沉没，ADCP 外置安装，装卸 ADCP 和充电时无需打开船体。其次电机动力强，旋桨防止漂浮物缠绕、不怕礁石碰撞的动力装置，并保障了船体的操控自如及平稳的姿态。

3 比测方法

每次比测走航式ADCP使用遥控船，采用横渡法施测2个测回断面流量（在流速仪法测流前、后各往返1个来回或在流速仪法测流时间的中间时段施测2个测回），其算术平均值作为走航式ADCP测得的流量值，每半个测回测得的流量值不大于2个测回算术平均值的±5%。ADCP测得算术平均值与流速仪常测法测得的流量相比较，相对误差不超过±5%;比测随机不确定度不应超过6%，比测条件较差的不应超过7%;系统误差不应超过±1%，条件较差的不应超过±2%。

3.1 参数设置

在施测过程中该站的走航式ADCP主要参数设置如下：

ADCP探能器入水深度使用电动遥控船时采用0.13m、使用三体船时采用0.08m;岸边系数斜坡采用0.7、陡岸采用0.8;水深修正一致使用River Depth Source中的Composite（VB）;幂函数指数使用流量测量质量控制和管理软件 Q-View推荐值;声速采用固定声速1430m/s。

4 比测资料分析

本次比测试验从2017年7月至2018年10月，共测得33组比测试验数据。测得水位变幅范围为398.94m～402.85m;实测流量变幅范围为9.29m3/s～405m3/s。比测数据，

备注：Q0为流速仪实测流量值，Q1为ADCP实测流量值;

进行综合分析得出：33次比测试验相对误差均在±5%范围内，合格率为100%;系统误差为+0.11%，标准差为2.79%，不确定度为5.58%，符合《河流流量测验规范》中4.1.2.3条比测随机不确定不应超过6%，系统误差不应超过±1%的规定。

4.1 流量相关关系分析

以流速仪实测流量值为纵坐标，以ADCP实测流量值为横坐标，建立Q0～Q1相关关系（见图1）。从图1可以看出，两者相关关系很好，相关系数为0.9988，具有很高的拟合度，其相关公式为Q0 = 1.0095Q1-0.4792。

5 結论

黑河大水水文站测验河段顺直，水面比降较小，洪水过程涨落缓慢，含沙量较小，流速小。测验设施比较落后，没有测流缆道，目前测流方式为橡皮船流速仪法测流。走航式ADCP具有测验历时短、操作简单、性能稳定，可以提高流量测验的工作效率，大大减轻了职工的劳动强度。

经综合性分析，走航式ADCP完全可在黑河大水水文站水位变幅为398.94m～402.85m、流量变幅为9.29m3/s～405m3/s范围内投产使用，作为黑河大水水文站流量测验的常用手段。

参考文献

[1] 《河流流量测验规范》（GB 50179-2015）.

[2] 《声学多普勒流量测验规范》 （SL 337-2006）.

[3] 周建康，《实用水文统计》 中国水利水电出版社 2007.