韋婷婷

（河南省三門峽水文水資源勘測局 三門峽 472000）

ADCP 流量測驗?zāi)Ｊ侥軌蝻@著提升監(jiān)測效果，確保監(jiān)測的時效性。但針對磁場、流沙以及河床等不確定條件，很難保證測驗的精準性。斷面測量的時候需要運用牽引設(shè)備進行檢測，測量環(huán)節(jié)中需要正確輸入設(shè)備測量斷面參數(shù)。與此同時，在開展ADCP 流量測量的時候，河流平均水深若是低于2m，單元高度為10cm 監(jiān)測精準性更高。

1 ADCP 流量測驗

ADCP 作為現(xiàn)階段比較先進的流量監(jiān)測設(shè)備，其中包含4 個換能器，換能器設(shè)備和軸線會直接地形成夾角，各個換能器設(shè)備有接收信號和發(fā)射信號的功效。發(fā)射聲波能夠集中在特定范圍之內(nèi)，換能器設(shè)備把固定聲波頻率傳出。而后，接收聲波觸及到顆粒物之后，將反射回有關(guān)聲波信息。如果顆粒運行速度值和水流相同，若換能器設(shè)備的附近有顆粒物，在靠近換能器設(shè)備所接收回聲頻率會高出發(fā)生頻率；若是顆粒物與換能器設(shè)備距離相對較遠，換能器設(shè)備所接收到的回聲頻率會低于發(fā)生頻率。

ADCP 不同的換能器設(shè)備軸線，作為一個聲速的坐標，不同的換能器設(shè)備測量的流速是水流順著聲速的流速分布。而后，運用聲音坐標以及局部坐標所具有的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將聲音坐標之下的流速轉(zhuǎn)換成為局部坐標所具有的三維流速。最后，運用傾斜儀設(shè)備和羅盤設(shè)備方向與信息轉(zhuǎn)換成地球坐標系之下的流速。設(shè)定：水體中顆粒物運動速度與水流速度相等，ADCP 所獲得的速度是水流相對速度，若是在穩(wěn)定平臺中安裝上ADCP，它就能夠跟蹤顆粒物質(zhì)檢測出的速度也就是絕對水流速度。ADCP 若是在船舶內(nèi)水跟蹤監(jiān)測中的相對速度，需要將船舶運動后得到的水流速度忽略掉，然后求出絕對速度?？梢詫⑵浞殖?GPS 測量模式和低跟蹤測量模式，其中低跟蹤測量模式，也就是ADCP 接收和處理合理回波信號跟蹤合理顆粒物狀態(tài)。若是沒有移動的推移質(zhì)，其所監(jiān)測的速度就是傳播速度，GPS 監(jiān)測能夠從行際中兩個坐標中GPS 坐標參數(shù)獲取，2 點位移除以時間長得到。

ADCP 監(jiān)測與傳統(tǒng)流速儀相比之下，首先，傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子儀設(shè)備模式是固定靜態(tài)測量，但是ADCP 監(jiān)測模式是動態(tài)跟蹤與傳播運行進行跟蹤式測量。加之，傳統(tǒng)測量模式需要耗時較長，沒有辦法把斷面劃分得比較細，垂線流速測量點相對較少。而ADCP 測量模式的采樣速率相對較大，可以將子斷面進行精細的劃分，垂線流速測量點相對較多，等同于若干個流速儀設(shè)備對水流速度進行同時的測量。傳統(tǒng)測量需要使測量面與河岸垂直，但是ADCP 不需要和河岸進行垂直，只需要對航跡進行測量，就可以當作是斜線。

2 ADCP 測量流量計算

不論哪一種測量模式都有無法測量區(qū)域和測量盲區(qū)，這就要求相關(guān)人員依照標準實施，計算運用ADCP 對流量進行監(jiān)測，依照流速面積模式對流量進行計算，也就是：流量=河流斷面某區(qū)域流速矢量×船舶航跡的單位法線矢量與河流斷面微元面積。

依照公式需要先將垂線平均速度計算出來，ADCP 轉(zhuǎn)能器設(shè)備要進入到水體盲區(qū)或是標準深度類系統(tǒng)，沒有辦法直接測量表層速度的區(qū)域。加之，會受到聲音的影響，由于河底有聲音干擾相對較大，流速信息將沒有辦法進行利用，導致該區(qū)域成為盲區(qū)。對此，重線平均速度需要依照底層、表層、中層進行逐一地計算，中層內(nèi)的平均流速需要依照系統(tǒng)進行直接檢驗，其中參數(shù)作為首個與河體單元垂向的單元。運用垂線流速分布，對表層流速進行計算。然后對局邊流量進行計算，由于船舶沒有辦法靠近河邊進行監(jiān)測，ADCP 沒有辦法對岸邊的流量和流速進行檢測，對此需要運用比例內(nèi)插法模式對岸邊流量進行計算。

3 偏差控制

3.1 偏差形成

ADCP 流量監(jiān)測偏差可以降低分成盲區(qū)流速分布率定偏差、測速偏差、測深偏差、近岸測距以及岸邊參數(shù)偏差等。ADCP 偏差與單元厚度頻率以及測速有直接關(guān)聯(lián)。一般會受到各種因素的影響，制約幅度以及參數(shù)設(shè)置都有至關(guān)重要的作用。例如，從10 增到170 的時候，偏差都會從8.20cm/s 降到2cm/s。對參數(shù)進行完善的時候，需要與檢測的需求有機結(jié)合在一起開展現(xiàn)場的實踐。與此同時，如果流速超出其所鎖定的范圍，也會出現(xiàn)偏差造成流速數(shù)據(jù)信息的監(jiān)控失效。盲區(qū)流速主要是指針對于盲區(qū)監(jiān)測，運用直線模式與流速資料有機結(jié)合在一起，對垂線流速分布、對數(shù)分布以及指數(shù)分布進行研究。在1～2m 的盲區(qū)和15%深度之下盲區(qū)，運用該種模式將會出現(xiàn)較大的偏差。測深偏差主要是指ADCP監(jiān)測深度以及系統(tǒng)頻率具有密切關(guān)聯(lián),頻率較高則表示出水深較小，若是超出系統(tǒng)頻率參數(shù)就會出現(xiàn)偏差，若是河床底部有走沙狀況，運用ADCP 監(jiān)測信息，就會出現(xiàn)干擾錯誤，誤把水深當成是0 進行處理，所以得的流量也是0。

3.2 偏差分析

船舶運行速度直接關(guān)系到流量監(jiān)測的精準性，行駛速度較慢，流量監(jiān)測的偏差就會較小，針對于水深較深、河面較寬、系統(tǒng)頻率較高以及河流速度較快的情況，流量檢測偏差會相對較低。但是，不同ADCP 設(shè)備的監(jiān)測影響也有差異。系統(tǒng)偏差與垂向單元長度具有密切關(guān)聯(lián)，垂向單元長度若是較小，流量監(jiān)測偏差就會較大。

4 ADCP 流量測驗與誤差控制

4.1 室外測驗

4.1.1 定線比測

將ADCP 與流速儀設(shè)備安裝在同側(cè)，固定垂線ADCP 流量測驗和誤差控制根據(jù)流速儀監(jiān)測的坐標與測速采樣，收集ADCP 與流速儀設(shè)備在不同流速狀況下40 個樣本信息，對測點流速和垂線流速分布進行細致分析。

4.1.2 走航比監(jiān)測

流速儀設(shè)備進行監(jiān)測的過程中，ADCP 在初級階段到終結(jié)階段會反復三次穿過斷面進行流量測定，運用流速儀模式和平均參數(shù)模式，對流量進行比較。ADCP 流量檢測偏差相對于傳統(tǒng)偏差一般為5%以下。若是河床浮泥較厚，有移位狀況，傳播速度監(jiān)測就會產(chǎn)生偏差，導致流量被降低，需要及時地進行修正和計算。

4.1.3 監(jiān)測

為降低環(huán)境因素對水文監(jiān)測造成的影響，需對不同測流斷面進行5 次以上的監(jiān)測，選擇其中5 次平均值作為斷面流量的參數(shù)。若5 次中有一次測量值與平均值偏差在5%以上，則需分析有無特異參數(shù)，如有需再次測量。如無法判斷，則需再測5 次，取10 次平均值作為流量參數(shù)。。

4.2 偏差控制方法

ADCP 檢測模式非常適用于水深、河面寬以及流速大的環(huán)境，需要適宜地做好選型工作。傳播速度是關(guān)鍵性影響因素之一，需要結(jié)合河流流速狀況以及實際狀況，對船舶速度進行控制。將垂線平均流速和流量有機地結(jié)合在一起，垂線平均流速檢測偏差和水深有較為密切的關(guān)系，對此，水深檢測必須要有較強的精準性，在開展檢測的環(huán)節(jié)中需要做好預(yù)測，若是有河床移動，就需要運用精準性較強的設(shè)備進行測量，岸邊水面寬可以用目測估量。

5 結(jié)語

綜上，在測驗斷面流量使用ADCP 的過程中，實際測量的部位屬于斷面中部，因此這個位置也被叫做ADCP 的實測區(qū)。ADCP 原理比較近似于水文流量模式，具有測量快捷和測量方便的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)測，測量精準度較高，具有一定的推廣價值■