走航式ADCP在黑龙江干流中游的应用

周艳军，王志超，邱天尧，张立刚

（松辽委水文局黑龙江中游水文水资源中心，黑龙江 同江 156400）

走航式ADCP在黑龙江干流中游的应用

周艳军，王志超，邱天尧，张立刚

（松辽委水文局黑龙江中游水文水资源中心，黑龙江 同江 156400）

本文以太平沟水文站为例，在面临2013年罕见的大洪水期间，不但完成了建站以来的第一次流量测验，同时也利用走航式ADCP应急测验，完成了大洪水期间的测验过程，数据结果准确可靠。2014年又与M9进行对比分析，二者差异性很小，符合测验要求。

走航式；ADCP；太平沟；黑龙江干流

1　概述

太平沟水文站是中国在黑龙江干流松花江口以上设立的控制性水文站，在鹤岗市萝北县太平沟乡兴东村，对黑龙江防洪减灾和水资源管理具有十分重要作用。2013年入汛以来，黑龙江河流水位持续上涨，多地均超过了警戒水位，甚至超过保证水位，给人们的生产生活带来了很大的影响，多地村庄、城市被淹没。汛期前暂无流量资料，太平沟水文站经过多次测量，得到了高水位下不同水位级的流量资料。经分析，数据准确可靠。第一时间为黑龙江中下游的防洪抗险提供了可靠的宝贵的流量数据，为防汛部门的防汛决策提供了有力的保障。2014年又将ADCP与M9进行对比分析试验，比较二者测验结果差异性。

ADCP是声学多普勒流速剖面仪的英文简称。它是由美国RDI公司于20世纪80年代研制出来的新仪器，ADP（M9）是美国YSI公司的子公司SonTek公司生产的，两种仪器的测流原理大致相同，近10年，在我国水文测验中得到了广泛应用，其与传统流速仪的比测分析结果已证实ADCP可以适应现代的水文测验，本文利用ADCP与M9对比分析两种仪器的精确度和稳定性。

2　测验过程分析

1）ADCP仪器参数设置及测验过程。

用BBTalk软件检测及唤醒ADCP，设定好端口和波特率，该仪器可以使用有线或无线方式测验，通过检测后打开WinRiverII测验软件，打开“新测量”，设置各项参数，检测ADCP，通过后设置换能器入水深度，岸边系数等。仪器可以实时监测数据的好坏，流速垂直航迹方向，且船速尽量不大于水流速的2倍，否则容易出现数据坏掉，产生丢底现象。

2）实验结果分析。

部分实验流量资料与具体分析数据见表1。

表1　实验数据表

流量测验结果的变差系数=标准差/平均值，都小于5%，符合测验要求。对水位流量关系进行三性检验、实测点对关系线的标准差、随机不确定度等均符合一类精度水文站的精度要求。

3　ADCP与M9（ADP）仪器的对比分析

1）M9仪器简介

M9（ADP）是美国SonTek水文仪器公司生产的走航式测验仪器。该仪器配备了9个波束系统，包括2组、每组4个测量流速剖面的波束（每组的工作频率不同）和1个测量水深的垂直波束。M9的流速测量范围为30m，而最大的流量测量范围则可达到80m（当采用GPS系统测量船速和垂直波束测量水深时）。操作简单，2014年在东北地区特别是黑龙江地区的大洪水期间的流量应急测验中发挥了重要作用。

2）比测方法误差分析

经过以上分析，ADCP本身的稳定性很好，精确度很高，但为了证明其准确度，把ADCP与M9（ADP）进行比测分析。把ADCP与M9分挂在小船的两侧，进行同水位同时间测验，沿断面走航两个往返为一个单次测量过程，比较流量之间的关系。表2为两种仪器的对比实验数据。

图1ADCP与M9测得流量与流速关系图

表2　两种仪器实验对比数据表

从表2可以看出，ADCP和M9的单次测验精度都符合声学多普勒流量测验方法要求，单次测验2种仪器变差系数也均小于5%，符合规范要求。

3）回归分析

用ADCP与M9测验所得的流量和流速分别建立回归方程，线性关系很好，如图1所示。

4　结语

声学多普勒流速剖面仪在我国已经得到广泛应用，以上通过对ADCP与M9仪器的对比分析，ADCP和M9仪器本身性能稳定，可以满足测验要求，测验精度高，准确性好，而且测验时间短，垂线数量多，测验成本低，很好地完成了黑龙江干流中游段畅流期的走航式流量测验工作。为当地各部门及黑龙江干流中游段防汛、抗洪抢险工作提供了技术支持。

P335+.1

B

1002－0624（2015）12－0026－02

2015-04-17