□劉學(xué)勇（河南省新鄉(xiāng)水文水資源勘測(cè)局）

1 ADCP測(cè)流原理

ADCP突破傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)為基礎(chǔ)的傳感流速儀，是用聲波換能器作傳感器。ADCP換能器（換能器即是發(fā)射器又是接收器）發(fā)射出一定的頻率的脈沖，該脈沖碰到水體中不均勻分布的懸移物質(zhì)后產(chǎn)生后向散射回波信號(hào)，該信號(hào)為換能器所接收。由于懸浮物質(zhì)隨水流漂移，使該回波信號(hào)頻率與發(fā)射頻率之間產(chǎn)生一個(gè)頻差，即多普勒頻移，根據(jù)這一頻移大小和正負(fù)，即計(jì)算出流速和流向。ADCP操作軟件界面能直觀顯示斷面的流速剖面、水深剖面、垂線瞬時(shí)流速、行程流量，具有測(cè)速范圍大、測(cè)驗(yàn)歷時(shí)短、分辨率高、精度好、資料完整等優(yōu)點(diǎn)。

2 安裝和自檢

2.1 設(shè)備安裝連接

安裝ADCP設(shè)備時(shí)應(yīng)輕拿輕放,注意保護(hù)換能器，嚴(yán)禁碰撞、劃痕。ADCP配有4個(gè)換能器，側(cè)面標(biāo)示為3的換能器對(duì)向三體船尾方向，上緊螺絲。換能器和連接線涂抹硅膠防水防沙。筆記本與連接線串口連接好，接通電源和天線。電源線正負(fù)極嚴(yán)禁接反。目前筆記本大部分無(wú)專用九針串口，可用USB接口擴(kuò)展。

2.2 自檢

運(yùn)行BBtalk超級(jí)終端軟件，利用既定指令喚醒ADCP,對(duì)ADCP類型、COM串口、通訊參數(shù)、波特率等系列問(wèn)題診斷。一般下水前都應(yīng)進(jìn)行自檢，以檢驗(yàn)ADCP設(shè)備是否良好。自檢約需5-6min，如遇突發(fā)洪水情況，確定ADCP運(yùn)行正常，為爭(zhēng)取時(shí)間可不自檢直接下水測(cè)驗(yàn)。注意：無(wú)線測(cè)流時(shí)波特率設(shè)定為115200，有線測(cè)流時(shí)波特率設(shè)定為9600；計(jì)算機(jī)COM串口如有多個(gè)供選擇，可右鍵“我的電腦”屬性，設(shè)備管理器中端口項(xiàng)查詢所連接的端口。

3 ADCP測(cè)量參數(shù)設(shè)置

運(yùn)行軟件WinRiverII，根據(jù)測(cè)量向?qū)гO(shè)置命令，命令分固定命令、向?qū)詈陀脩裘?。固定命令是ADCP固有命令不能修改操作；向?qū)钍菆?zhí)行此前配置向?qū)Ш螽a(chǎn)生的命令；用戶命令是用戶自行輸入的命令。對(duì)某一河道斷面來(lái)說(shuō)，向?qū)詈陀脩裘钆渲檬欠窈线m，直接決定斷面水深、流速、流量測(cè)驗(yàn)的精度。向?qū)钪饕獏?shù)設(shè)置如下：換能器入水深度（m）設(shè)為0.06；磁偏角設(shè)20。；最大水深（m）、最大流速（m/s）、最大船速（m/s）應(yīng)根據(jù)河流情況初步估計(jì)，估計(jì)后設(shè)置最大船速一定要小于最大流速。如確實(shí)估計(jì)有困難，可以用ADCP先預(yù)測(cè)，從試測(cè)數(shù)據(jù)可以查得；底跟蹤模式設(shè)置為5；水跟蹤模式常用兩種：一是模式1，適合所有河流，最大測(cè)速20 m/s，單元尺寸范圍0.25～2.00 m，最大剖面深度20 m；模式11為極高分辨率模式，適合淺水低流速，最大測(cè)速3 m/s，單元尺寸范圍0.05～0.25 m，最大剖面深度4 m。參數(shù)設(shè)置不當(dāng)直接影響流量精度，秦莊水文巡測(cè)站ADCP測(cè)量試驗(yàn)中，始測(cè)時(shí)最大水深設(shè)為5 m,水跟蹤模式錯(cuò)設(shè)為模式11，單元尺寸錯(cuò)設(shè)為0.20 m，最大流速和船速正確設(shè)置，所測(cè)流量明顯比用傳統(tǒng)流速儀測(cè)得的流量偏小，原因是垂直分辨率損失，流速剖面不全，所以向?qū)钤O(shè)置時(shí)包括最大水深等參數(shù)設(shè)置一定要和水跟蹤模式相一致。

用戶指令主要設(shè)置WP(水跟蹤脈沖采樣數(shù)目)、BP(底跟蹤脈沖采樣數(shù)目)、WS(深度單元尺寸)、WN(深度單元數(shù)目)、WF(盲區(qū))。用戶命令WP和BP跟蹤次數(shù)設(shè)為4，深度單元WS設(shè)置要符合水跟蹤模式I單元尺寸（0.25～2.00 m）要求和模式II（0.05～0.25 m）要求；深度單元數(shù)目WN設(shè)置要符合深度單元尺WS×深度單元數(shù)目WN+2大于最大設(shè)置水深；本型號(hào)為零盲區(qū)型換能器，WF設(shè)為0.05 m。

4 下水測(cè)量

ADCP從河邊下水，運(yùn)行測(cè)流軟件WinRiverII菜單開(kāi)始發(fā)射，此時(shí)喚醒ADCP（會(huì)聽(tīng)到嘀嘀的信號(hào)發(fā)射聲)，開(kāi)始斷面測(cè)量，ADCP向?qū)Π肚斑M(jìn)，出現(xiàn)有效單元層數(shù)≥2層時(shí)，ADCP停止前行，輸入岸邊距離，停10s繼續(xù)前行（主要是獲得用于計(jì)算岸邊流量的10個(gè)平均數(shù)據(jù)）；將至對(duì)岸有效單元層數(shù)≥2層時(shí)，結(jié)束測(cè)量，輸入岸邊距離，停10s即單次測(cè)量結(jié)束。對(duì)流量穩(wěn)定的河流，至少要進(jìn)行4次斷面流量測(cè)驗(yàn)，取4次流量平均值做為實(shí)測(cè)的流量值。

5 使用注意事項(xiàng)

一是船速對(duì)流量精度影響較大，在測(cè)流過(guò)程中應(yīng)根據(jù)河流流速狀況，控制船速(即ADCP移動(dòng)速度)，岸邊船速低于中泓船速，但無(wú)論河岸邊還是河中泓，船速一定要低于相應(yīng)的水流速。二是河流河底走沙嚴(yán)重，ADCP所測(cè)流速小于實(shí)際流速，所測(cè)流量小于實(shí)際流量。三是高含沙河流，含沙量影響到回波強(qiáng)度衰減快，造成底跟蹤和水深測(cè)量失效，會(huì)造成測(cè)流失敗。只有采用差分GPS測(cè)量船速，采用測(cè)深儀測(cè)量水深，ADCP操作軟件通常也可以采取和處理GPS和測(cè)深儀數(shù)據(jù)。四是ADCP換能器至少?zèng)]入水中8cm，如果水面有波浪，換能器要沒(méi)入水中更深一些（通過(guò)ADCP安裝支架上下調(diào)節(jié)），保證測(cè)量過(guò)程中換能器不露出水面或發(fā)生空蝕。五是ADCP換能器面不能壓在硬物上，不能長(zhǎng)期受太陽(yáng)照射；每次用完后要要清洗擦干ADCP表面。