走航式ADCP在流量测验中问题的探讨

    吴岳善

    

    【摘要】走航式ADCP是一种先进的高科技流量测验设备。利用ADCP声学多普勒原理进行流速、流量测验，它与传统的流速仪相比具有历时短、采集数据量大、不扰动流场等优点。本文通过对ADCP多年的应用，初浅分析ADCP在测验中的问题，通过不断的探索、发展以求更加全面的掌握ADCP使用技巧，配合测验规范更好地应用到流量测验工作中去。

    【关键词】多普勒流速仪;流量测验;解决方案

    Discussion on the Problem of Navigation ADCP In Flow Measurement

    Wu Yue-shan

    （Shangyu Hydrologic StationShangyuZhejiang312300）

    【Abstract】Navigation ADCP is a kind of advanced high-tech flow test equipment. ADCP acoustic doppler principle is used for velocity measurement and flow measurement. Compared with traditional flow meter， ADCP has the advantages of short duration， large data collection and no disturbance of flow field. Through the application of ADCP for many years， this paper preliminarily analyzes the problems of ADCP in the flow test. Through constant exploration and development， it aims to master the skills of using ADCP in a more comprehensive way and apply it to the flow test work better with the test specification.

    【Key words】Acoustic Doppler Current Profiler;Flow Measurement;Solution

    1. 背景概况

    上虞区水文站位于曹娥江干流的浙江省绍兴市上虞区上浦镇上浦村覆船山段，该段测验河段顺直，左岸为岩石山，右岸为标准堤，控制流域面积为4459平方公里，断面跨度325米，河宽302米。2006年7月开始选址，开展项目建议书编制、立项、土地征用、可行性研究、地质勘探、初步设计、招投标等前期准备工作，于2009年5月18日开工建造上虞市水文测报中心，建设投资994.56万元，2010年9月竣工，投入使用。现有测验项目：雨量、水位、流量、含沙量、水温、水质、水面蒸发等。主要负责收集、分析、整编所辖区内的水文资料、代办站管理与遥测仪器维护管理，以及向各级政府、防汛部门提供及时准确的水情情报预报信息。

    2. ADCP流量测验的必要性

    （1）流量测验是水文工作的主要任务之一，传统的方法是流速面积法，使用的仪器是转子式流速仪。这种方法原理简单、实用性强，但是施测时费工费时，结果计算繁琐，效率低，且计算过程容易出错，越来越不能满足经济社会和水文事业发展的需要;感潮河段及受人类活动影响的水文测站进行流量测验，使用传统的测验手段更是难以实现。

    （2）ADCP是近十几年发展和应用的新的流量观测方法，它利用声学多普勒原理进行流速、流量测验，具有不扰动流场、历时短、采集数据量大等诸多优点，可以极大程度地减小劳动强度、增加工作效率、提高现代化水平，成为流量测验方式发展的趋势。

    3. ADCP应用中的问题

    （1）目前，ADCP在应用中问题，按测验的流程可以划分为以下3類：硬件问题、软件问题、测验问题。硬件、软件问题不在本文探讨，现就测验问题将在这里作详细分析。

    （2）在制约ADCP发展的障碍当中，其本身的技术问题已经得到了比较好的解决，精度和可靠性得到了广泛的认同，且随着科技的发展和认识的深入，这方面的问题将逐渐隐退。目前来说，阻碍其成为流量测验基本手段归根结底的原因，是由于ADCP与传统流量测验原理和方式不同，所带来测验上引起的流量精度问题。

    4. ADCP流量测验的存在问题及解决途径

    4.1三体船ADCP测流。

    （1）走航式ADCP常规测流装置一般配设有专用的三体船，如图1所示（安装在三体船上ADCP测流设备见图1）。

    （2）三体船具有三个并列的船体，在平稳水流中能利用水的浮力保持入水深度的稳定，通过缆绳的牵引进行移动。但是当水流过于湍急，三体船容易发生侧翻造成仪器进水;当大风天气，三体船受波浪影响，摇晃幅度大会影响测流精度;测流时水面上有飘浮物时，飘浮物勾住三体船容易造成翻船。

    4.2ADCP测流解决方案。

    为解决以上发生的各种情况，着手研制一种适用ADCP测流的铅鱼，设计铅鱼图型、制作模型、选用材料等，经过不断试验，成功研制出国内第一只适用ADCP测流的铅鱼，解决了ADCP测流三体船受风速、风向、风浪、流速、漂浮物等因素影响较大的问题，如图2所示（安装在铅鱼上的ADCP测流设备见图2）。

    4.3水文缆道测控系统装置改造。

    某些测控系统装置不能同时使用上、下、进、出操作，为适应ADCP铅鱼平稳运行，我们对水文缆道测控系统装置进行改造，购买了配件，安装调试，改造后能同时使用上、下、进、出操作，使ADCP在测流时能随时调整铅鱼入水深度及铅鱼进出速度。

    4.4水面传感器研制。

    为随时掌握铅鱼入水深度，在铅鱼尾部设有尾鳍，尾鳍上与水线同等高度设有入水和出水能发出不同信号的水面传感器。可以通过水面传感器的信号辅助判断铅鱼入水深度是否达到水线位置。安装水面传感器后，在天气条件不利于观察时，保证操作人员能及时根据不同声音调整选调钢缆控制铅鱼入水深度。

    5. 结语

    ADCP测流铅鱼，真正具备不受风速、风向、风浪、流速、零散漂浮物的影响，使用效果比较理想，有推广价值。2012年10月22日该项目申报了实用新型专利，2013年4月3日获得实用新型专利证书，专利号：ZL201220540818.9。目前，该型铅鱼已在上虞区水文站使用多年，实践证明，它有效降低了波浪及漂浮物对走航式ADCP的影响，提高了其测量精度。

    参考文献

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    [2]秦琳琳，过寒超.H_ADCP在曹娥江流量测验中的应用[J].小水电，2019（01）：29-33+36.

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