走航式ADCP在水文站的应用分析

朱 宇，李 畅，杨丹阳

（恩施州水文水资源勘测局 湖北，恩施 445000）

在信息化时代下，我国科学技术水平得到了突飞猛进地发展，以测验设备为例，传统的测验设备在当前时代背景下已然落后，不仅自身存在着较大的数据误差，在操作方面也不够简单有效，以至于整个测验工作的最终质量和效率也无法得到较为有效的提升。而ADCP的出现，其本身不仅具有极高的科学技术水平，同时具备了操作简单、数据采集效率较高、范围较大以及高效性的特性，逐渐变成我国社会在进行水文站监测过程中最常使用的测验仪器。通常情况下，ADCP可以根据不同束流方式进行两种不同类型的分类，分别是水平式ADCP以及本文所涉及到的走航式ADCP。

1 水文站基本情况

1.1 监测河段

本文所举例的水文站当前处于清江流域之中，受到地形与周边环境的影响，相关人员在采用传统测验仪器进行测验的过程中往往会出现数据质量较低且具有真实性的情况发生。为了避免出现这一问题，水文站选择使用走航式ADCP测验设备。在清江流域所测验的河段大约在3000m左右，整个河流以直线的姿态进行流动，其中很少会出现转角，能够有效提升相关人员使用ADCP的工作效率。而从周边地质环境来讲，所测量的具体河段左岸处于边坡地形，且坡度相对平缓，而右边则呈现出丘陵地形，在进行测量工作过程中相关人员需要根据实际情况进行设备的调整。

1.2 水文断面

水文断面是水文站在进行测量工作中不可缺少的重要工作，因而在进行本次水文断面测验的过程中相关人员需要提前做好相应的准备工作。通过设备测量，本次水文站的水文测量过程中整体宽度处于25～60m区间之中，由于该地区季节降水幅度相对较大，但该水文断面属小河站，因而整体年水位的幅度变换量不会超高最大值6.56m。此外，水文站相关人员想要确保整个水文监测数据的真实性与有效性，就要对河床部分进行区域分化，河床由粗砂、卵石组成。左岸钢筋混凝土护岸，右岸为浆砌块石护岸。

2 比测设备配置

2.1 硬件设备配置

水文站相关人员在进行比测设备的配置过程中，需要先对整个设备的硬件部分进行选择。在进行水文测验工作前，相关人员需要根据现场实际情况选择符合要求的流速仪器，并交由相关检测中心进行检测，以此来确保所用设备能够满足本次比测需求。而在进行走航式ADCP的应用过程中，相关人员通常会将其安装在船只的中间部分，仪器探头部分的进入深度最好不要超过0.8m。在进行设备安装的过程中，相关人员需要确定其处于纵轴垂直状态，并且能够以自然垂直的姿势进行水体测验。

2.2 软件设备

走航式ADCP在软件设备方面一般都会使用Win-River，与其他类型的软件设备不同，WinRiver不仅具有极高的信息传输能力，自然的抗干扰能力也十分优越，能够在相对糟糕的环境中对水文环境的数据资料进行准确分析与储存。通常情况下，ADCP的软件设备会对整个测验点的坐标位置、测验范围、水流流向以及时均流速进行全方位记录，并且根据现场实际情况对整个水文环境的回声强度以及水温情况进行数据分析，以此来确保最终测量结果的精度不会产生较大的偏差。

3 比测内容和方法

3.1 流量比测

在进行流量比测的过程中，水文站相关人员需要根据现场的实际情况进行相应的调整与规划，在整个比测环节，相关人员所采用的走航式ADCP横渡法需要与之前所用到的流速仪法进行相应的对比，在这一过程中，相关人员需要确保所测验的水文环境深度在10m规定范围内，并且整个施工工艺都要符合相关水文环境测量需求，以此来确保数据对比的有效性不会因外界因素而受到影响。对于水文站的测验工作而言，流量比测无疑是十分重要的，通过与常规测量方法结果的比较，相关人员不仅能够直观感受到水体质量的偏差，同时还能对日后的河流规划提供较为详细的数据支持。

3.2 垂线定点流速比测试

垂线定点流速比测是水文站在使用走航式ADCP设备时最常用到的比测内容方法，通常情况下，在水文站的流速仪测流断面中，水文站工作人员需要先对ADCP的垂线位置进行速度测验，并且以ADCP浮船为参考物，利用流速仪一同进行相应的同步流速分析，而在利用流速仪进行常规的水文流速测验过程中，相关人员一般都会采用两点法，并且整个测验时间不能低于两分半钟。在进行走航式ADCP设备的过程中，相关人员需要在测验开始阶段以及结束阶段进行相应的数据采集，并取平均值作为最终流速数据的判定。

4 走航式ADCP测验实验方案

第一，走航式ADCP测验实验方案的设计过程中，相关人员需要严格遵守相关规范标准，并以此为基础完成后续的流量测验工作。而在安装相应的换能设备时，相关人员需要确保其处于垂直状态，换能设备的正向位置需要与船头相对，并且在后续的测量过程中能够时刻与船体本身保持相应的水平平行。而在进行换能设备入水深度的设计过程中，相关人员需要结合当前实际情况，严格遵守相关标准，将其控制在0.5m以上，从而确保后续工作能够顺利开展。在完成换能设备的安装工作后，工作人员还要对其进行较为详细的检查，在确认无误后才能进行有关GPS设备的安装，以此来确保整个测验结果的精准性与实效性。

第二，单次施测过程中，在起点位置应调整好航向，在接到相应的信号后，才能算作开始。在后续的工作过程中，相关人员需要确保整个ADCP测验设备在起、终点位置所停留的时间不得低于三次，以此来确保脉冲信号不会因此受到不利影响。此外，航迹应与测流断面线尽量重合。船速尽量小于或等于水流平均速度，并匀速航行。避免顺、逆向交错航行和船首的摆动。测船应尽量靠近水边，以减小两岸边盲区范围。

5 结论

综上所述，ADCP的出现对于水文流量测验工作有着极为有效的促进作用，在使用走航式ADCP设备的过程中，水文站工作人员需要严格遵守相关标准，并且根据实际情况进行相关工作环节的调整与规划，以此来确保后续工作能够顺利进行，进而提高水文测验工作的效率和测流精度。