水文测流技术方法与进展分析

（江苏南水科技有限公司，江苏南京市，210012）隆威

针对水文系统进行测流需要在断面上安置测流设备，通过科学合理的测流方法来测出水断面的流速，再同时根据相应的水位以及六组来计算出水位面积关系，在这个基础上就能够计算出平均的水流流量。通过率定水位流量的测试，对率定水位流量关系还能够推算出在不同时间段的流量。

1 我国水文测流的发展现状

1.1 水文测流工作压力较大

我国是一个领土大国，地域辽阔。因此在不同地区所建立的水文站点的数量都是极多的，而且分布面积较广。随着我国水文测流检测技术的发展，水文测站的数量正处于一个持续性的提升中。但是在这种现状下，相匹配的专业工作人员却没有得到扩充，使得同样的人力需要用在更多的工作内容上，这使得水文测流工作的压力的变得越来越大。甚至一些水文测站常常没有专人值班，水文测流设备也存在不足，常常多个站点轮换着使用同一套水文测流设备[1]。

1.2 水文测流工作易受影响

当前我国有相当一部分水文测站在开展测流工作时，往往还沿用传统的测流方法，测流过程中很容易受到自然情况影响，例如河流的形态以及不同的水情等。有的水文测流站点断面较为宽广，无法开展传统的水文缆道进行检测，而另一种船载ADCP也并不适合流速较大的站点这导致当前所开展的水文测流工作很容易受到各类因素的影响，对于后续的水文监测工作造成了一定的影响。

1.3 水文测流设备导致的问题

在水文系统遭受自然灾害后，针对水文情况无法切实有效的进行监测。例如在洪涝灾害之后，水文监测设备常常会出现损坏或丢失的情况，或水面漂浮物过多影响仪器进行测流工作。甚至自然灾害导致工作人员无法前往设备地点进行工作，这使得后期的水文监测工作无法得到第一手资料，影响后续的监测工作开展。

2 人工水文测流技术

2.1 流速仪测流技术

流速仪测流技术是当前水文测流技术中一种较为常见的测流方法，通常是由监测船或缆道为辅助基础，开展水文测流工作。这种测流技术已经经过了多年的发展，是一种成熟的测流技术，而且测流得出的数据精准度较高，并且无需额外增加检测设备，它也是我国主要的水文测流技术之一。但是这种测流技术需要在同条力量上选取多个测流点位，测量时间也较长，无法开展实时测流或在线测流。这使得流速仪测流技术在适用程度上存在一定的不足[1]。

2.2 多普勒水流剖面仪测流技术

多普勒水流剖面仪是一种可移动式的测流设备，这种测流设备的使用场景丰富，测流准确程度较高，测流时间成本低，多普勒水流剖面仪测流技术能够在单次测流中准确检测当前测试水域的断面、深度以及流速。因此我国水文部门已经逐渐开展普及并发展这种测流技术，用在江河湖等具有固定断面的水流检测工作中。

3 全自动水文测流技术

3.1 声学多普勒横向流量测流技术

该种测流技术的传感器一般安置在水域的岸边，通过水平或斜面发射波束来对整个水体的宽度进行覆盖，通过这种方式能够实时测量水层流速。这种水文测流技术通过安装在水面下的传感器探头来向对岸发射超声波，在这个过程中遇到水中的悬浮物会进行反射，通过对这部分被反射的声波进行接受来分析流速的不同。此外，通过现场数据采集仪来可以将流速测量传感器所回传的数据与信息利用指标流速法进行计算，能够直接得出当前的水文流量，这种测流方式的适应程度更加丰富。

3.2 基于垂向ADCP测流方案

该种测量方法以曼宁公式作为基础，通过水力学来进行切入，通过之间的比之关系来提升测流精度。这种测流方式是将测流传感器安装在水域的岸边，通过对一层的流速来进行计算，此类技术的安装测定方式都较为简单方便，能够适用于中小河流断面流量自动测量工作中，而对于水位情况起伏较大的断面需要额外安装一个自动升降的装置，通过这种方式来可以检测效率。此外，在开展升学多普勒垂向代表线测量技术时，还需要满足相应的要求，例如断面宽深比小于15∶1，流态稳定等要求[3]。

4 无人机雷达水文测流技术

4.1 无人机水文测流系统的组成

无人机技术近年来发展迅猛，当前已经逐渐应用在水文检测的工作领域中。以无人机技术为基础的水文测流系统主要由以下几个部分组成，分别是雷达测速仪、高清摄像头以及计算机等其他辅助设备。通过无人机装载雷达测速仪能够对水域断面进行垂线测流，在测流过程中并不会与水体直接接触，然后通过流速数据来转入计算机中进行智能分析。在这个过程中高清摄像头还能实时进行记录，能够帮助测流工作人员及时掌握当前的情况与周边的环境，充分保障测流工作的顺利开展。

4.2 无人机水文测流系统的价值

无人机水文测流系统能够通过操作人员远程控制对水域进行测流工作，不仅能够充分节省时间与人力物力成本，还能适应各式各样的地理环境，通过这种方式能够加强数量众多的河流站点的测流工作效果，提升对水文资料的收集程度。此外，通过无人机水文测流系统还能在发生自然灾害后及时开展水文调查。总而言之，这种测流方式不仅能够提升工作效率，还能降低人力成本，能够远程开展水文测验工作，达到工作人员不方便前往的地点去进行观测，具有极为丰富的价值[4]。

4.3 无人机系统测流系统的发展

无人机技术的发展使得水文测流系统也有着极大的发展空间。在未来，可以针对无人机的挂载系统进行升级，通过改造后能够更好的提升观测过程中的稳定性。还可以加强传输方式的便捷性，拓宽信息传播通道，提升数据传输效率。还可以研发自动观测软件，设定无人机的自动航线，自动将检测到的数据进行回传，形成全面的水文测流成果。

5 结语

综上所述，通过对当前常见的水文测流技术方法进行分析与讨论，能够发现每种测流方法都有着自身的独特之处，对于不同的检测情况都有着不同的应对优势。其中，新型的多普勒流速剖面仪与无人机雷达检测技术为我国水文流量的监测工作提供了更优质的检测手段。在未来，随着我国科学技术的不断发展，更全面更精准的测流技术将会被研发出来，这对于今后的流量测量中有着极为重要的促进作用。