国产H-ADCP在感潮河段在线测报中的应用研究

黄 健， 黄士稳 ，邵加健， 敖 谦

（浙江省水文管理中心，浙江 杭州 310009）

1 问题的提出

随着国产H-ADCP日益成熟，对国产设备的稳定性、准确性进行验证显得十分必要。为此水利部水文司牵头组织了“新技术在水文测报中的研发推广”项目工作，浙江省水文管理中心在之江水文站安装国产定点式H-ADCP测流设备进行在线测流试验，使用走航式ADCP与国产定点式H-ADCP进行点与点的流速比测，对国产H-ADCP与原有安装的进口H-ADCP设备在线流速数据进行比对，以此验证国产设备的性能及稳定性，并进行偏差分析。

2 仪器设备安装与设置

2.1 设备的工作原理

本次安装在之江水文站进行示范试验的仪器为LS-HD600型国产H-ADCP测流仪，其技术指标见表1。

表1 国产H-ADCP主要技术指标表

国产H-ADCP采用声学多普勒频移原理测量流速[1]。将H-ADCP 探头安装在水面下固定水深处，使探头上的2个声学传感器位于同一平面上，2个声学传感器成一定角度向对岸发射，测得仪器所安装位置的水流流速，通过测验断面主流流速，建立稳定的层流速与断面平均流速的关系。另外利用水位计测得水位数据，由水位—过水面积关系表得到过水面积，再用流速—面积法实时计算得到断面流量[2-5]。

2.2 仪器安装断面情况

原有进口SL500型H-ADCP安装在之江水文站闻堰水位台，水深满足H-ADCP工作要求，江面开阔，可测到钱塘江右岸河道主流流速，安装运行至今测验数据稳定。在进口SL500型设备安装位置下游安装国产H-ADCP，安装支架及安装方式与进口SL500型H-ADCP相同。国产H-ADCP测流仪工作频率为600 kHz，与原有进口SL500型H-ADCP的频率（500 kHz）不会发生干扰。

之江水文站所处断面江面宽度达1 000 m，受声波在水介质中传播距离的影响， H-ADCP测流仪无法测量全断面的流速。因此，本次试验比测的是国产H-ADCP与进口SL500型H-ADCP之间流速数据趋势的一致性和稳定性，以及国产H-ADCP与走航式ADCP所测点流速之间的比测及分析。

2.3 设备安装及参数设置

将H-ADCP仪器固定于不锈钢滑轨支架上，再将滑轨式支架固定在水泥墩上，仪器安装牢固，防护措施到位，安装简单且易于维护。

H-ADCP测流仪的主要参数设置如下：

代表流速的采样单元（距离）：10~ 80 m（与进口SL500型H-ADCP相同）；

分层剖面模式的参数设定：盲区：1 m； 层数：20层； 层宽：4 m 。

2.4 设备供电与数据传输

仪器设备采用太阳能及电池供电，测流数据通过RTU直接无线上传至（试验测试）流量数据平台，供查询分析。测流系统结构见图1。

图1 测流系统结构图

3 比测试验

3.1 试验方法

将流速测验结果与进口SL500型H-ADCP和走航式 ADCP 实测结果进行比较，分析其测速的准确性和运行的稳定性。

3.2 点流速比测

选取一段涨落潮时段（流速在快速变化时段），用走航式ADCP沿国产H-ADCP的测验断面进行定点比测，以国产H-ADCP 安装位置为起点，在距起点10，20，30，40，50，60 m位置测得流速（点流速），再从H-ADCP测流系统的流量平台软件提取相同时间点相应位置的分层流速数据，将两者进行数据比较（见图2）。从图2可见2条曲线吻合度较好，一致性好。

图2 国产H-ADCP与走航式ADCP流速过程线图

3.3 代表流速过程合理性比测

国 产H-ADCP与 进 口SL500型H-ADCP安装地点相同，测验断面相同，选取2020年10月25—27日时段内各自测得的流速过程进行比较，比较其数据稳定性和趋势一致性，流速过程线见图3。从图3中可看出，国产H-ADCP 和 进口SL500型H-ADCP流速过程变化趋势基本一致，数据稳定性好，但国产H-ADCP的整体流速数据偏小。

图3 国产H-ADCP与进口SL500型H-ADCP流速过程线图

导致国产H-ADCP整体流速数据偏小的原因主要有工作频率的差异、代表流速的取值范围距离差异、安装位置差异等因素。

4 结 语

国产H-ADCP与走航式ADCP的分层流速数据比测验证，结果基本一致；国产H-ADCP与进口SL500型H-ADCP的数据过程曲线比对，数据趋势基本一致，稳定性好，相对偏差小于10%。初步判定国产H-ADCP设备测量准确度能满足目前水文在线测报的要求[6]。

通过比测试验验证，国产H-ADCP在钱塘江感潮河段的适用性较好，为今后国产设备在水文测验中进一步推广应用提供一定的基础。建议继续扩大国产设备的应用范围，并进行更多不同应用场景的比测试验，进一步提升设备的适用性。