浅谈中小河流水文监测中流量自动检测

周 杰

（安徽省茨淮新河工程管理局 怀远 233400）

河水流量是对水文资源、水库、江河湖泊等水量作出反映的重要资料，更是观测河流的重要水文要素之一。新一代河水流量在线监测时，利用高质量在线监测仪器，得到的结果也更加具有高分辨率和高精准度。

1 自动测验流量的原理

中小河流自动测量的主要措施是基于《中小河流水文监测系统测验指导意见》而提出的，常见的测验流量包含声学时差法、垂直安装ADCP 法、水平安装ADCP 法等。这几种方法在实际应用中具有较短的测验时间和较高的精准度，在进行信息传递的时候也显现出较高的效率，通过综合运用这几项技术可以及时地将水文信息传递给防汛部门，确保数据信息及时性和准确性。

水平安装ADCP 法，是在桥墩、河岸、渠道侧壁等建筑工程上安装水平式声学多普勒流速仪，同时确保安装完成的换能器保持水平。安装在探头之上的声学换能器在通电以后会发出声波脉冲，超声波传入水中与水中的悬浮物产生反应，形成反射。部分反射的声波借助于发射端传输到流速测量传感器，并且通过利用反射回来的声波随时观察水流量速度的变化情况，计算所有回波的多普勒频移，获得水层各个监测点的水流动速度分布情况，对水层水流动的速度分布情况完成动态性监测。灵活性地运用水平式声学多普勒流速仪所提供的水流速度数据，有机结合断面平均流速以及水平剖面流速关系模型，在最短时间内完成渠道流量和河流流量计算。

垂直安装ADCP 法，在实际应用的过程中可选择使用仰视式测流法和俯视式测流法两种。在应用仰视式测流法的时候，需要在平台、浮标以及测船等位置上安装完成相应的测试仪器，在应用俯视式测流法的时候，需要在河流的底部位置基座之上完成仪器安装。由安装在探头上的换能器完成声波发射，通过测量探头的上方位置或者下方位置的垂直水流分布情况，获得水位值。基于代表线流动速度以及断面位置的平均流动速度两者之间的关系模型，实现对于断面位置的平均流动速度推算，进而获得断面位置的流量值。在实施仰视式测流的过程中，只需要根据实际情况完成垂直线上的流速分布情况即可，而俯视式测流要基于多条垂线的流速分布值作为依据，从而完成对断面位置的水流量计算。

声学时差法，其组成是由测水位换能器以及测速换能器两部分。安装换能器的位置位于河道的两侧，定向完成声波发射。因为受到水流动速度的影响，声波在顺水环境下传播的时候，其实际速度是超过声速。声波在逆水环境下传播的时候，其实际速度是低于声速的。在获取逆流方向和顺流方向的传输时间时，需要使用超声波时差流速仪实现，基于固定的测量距离便能获得平均流速，之后再综合运用构建完成的模型获取断面位置的平均流速和稳定层流速之间的关系。此外，通过运用水位计测量出当前河流的水位高度值，基于水位的面积关系获取断面面积，从而对断面位置的流量情况作出判断，在最短时间内获取流量。

2 中小河流水文监测系统测验方案设计原则

2.1 实用性原则

中小河流水文监测中流量自动测验系统在具体应用中，要完善相应的配套设备和基础设施，在必要的情况下，必须要保证中小河流水文监测中流量自动测验系统与当地的水文情况和地理条件相符合，满足实际需求。所以，当水文站进行实施检测的时候，需要切实保障测验方案与测验系统的实用性原则，进而确保设计方案能够为水文监测工作提供支撑，实现中小河流水文监测中流量结果的真实性和有效性。

2.2 可靠性原则

为了切实提升中小河流水文监测中流量检测结果的准确性，需要综合各类要素以保障巡检方案的可靠性。在条件允许的前提之下，要尽可能地保障选择使用的检测设备具有完善的功能和可靠的性能，在进行检测的时候要确保检测技术成熟，实现设备在运行过程中的适应性与稳定性，即使是处于恶劣的环境，也可以实现设备的良性运转，提高监测工作的效率与质量。在降水量充沛的时节，更应该保障监测工作落实的效率和结果的准确性，特别是在发生强对流天气的时候，中小河流水文监测中流量监测结果的价值更加明显。在外界情况影响之下，监测设备的运行状态是对水文监测的巨大考验。确定水文站的巡检方案，必须要充分考虑现实问题。

3 中小河流水文监测中流量测验技术手段

3.1 设备集成

水电站的自动监测设备结构组成分为四部分：第一部分是传感器，第二部分是供电电源，第三部分是信息传输，第四部分是信息控制与采集。这些功能部件安装的位置有室内和室外两部分。自动控制与采集设备又详细地划分自动处理流量终端部分和采集数据信息终端。信息传输部分所包含的功能部件有北斗卫星数据传输终端和通用分组无线服务技术。供电电源部分所包含的结构有充电控制器部分和蓄电池部分，这两部分功能设备集中在专用机柜中。室外需要安装的设备有北斗卫星天线以及太阳能电池板，运用电缆将所有的电器设备进行连接，完成电力资源供应。

基于《降水量观测规范》中的条例，与水文站所表现的实际情况相结合完成雨量传感器的安装，同时运用信号电缆完成与RTU 的连接。基于《水位观测标准》中的条例，安装与河流特性相符合的水位传感器安装，通过运用信号电缆完成与RTU 的连接。

3.2 数据采集控制

当与启用条件相符合的时候，需要对流速传感器做好严格控制，特别是传感器获取的数据结果，保障结果的准确性。根据事先设定完成的参数值和相关方法完成对水文的测验，满足断面流量的计算。若是不具备启用条件的时候，要基于动态性收集的水位信息，将预先放入水中的水位—流量关系直接进行计算，得到中小河流水文流量。在输入缓冲区中实时输入测流水位信息、实时流量信息以及流速传感器信息等，查询的时候利用RTU 实现。

4 结语

近年来我国水利工程建设规模和水量不断扩大，为了切实保障水利工程发展的质量和效率，满足其可持续发展的要求，推动社会稳定发展，强化对水文环境的研究与测量是当前水利工程的重点内容。在中小河流水文监测中流量自动测验是现代水利工程发展的趋势，利用现代科学技术手段使水文监测结果更加具有准确性，提升结果的应用能力，为水利工程发展提供帮助。本文以此为基础，综合性地分析与概述中小河流水文监测中流量自动测验的相关技术和测验原则，旨在通过分析的结果为当前水文监测提供参考，实现监测结果质量提升■