adcp在浙江水文中的应用

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1、ADCP在浙江水文中的应用吕耀光，黄健(浙江省水文勘测局，浙江杭州310009)摘要：本文介绍了目前世界上最先进的流量实时测量仪器ADCP在浙江省各水文系统的应用。其中固定式ADCP安装在大河、山溪性河流、平原水网地区和感潮河流，实现在线的流量实时监测；走航式ADCP用于选定的测流断面的巡测和承担抗洪抢险及其它突发事件的应急测量任务。这些年，ADCP在我省的钱塘江、兰江以及一些平原、山区河流都得到了很好的应用，积累了一定经验，为今后广泛应用ADCP进行水文测验打下了基础。关键词：ADCP；浙江；水文；应用浙江省国民经济的迅速发展给水文测验技术的进步提供了极好的机遇和环境。近几年

2、来，ADCP已经在全省各地区水文系统得到应用。目前，在我省已安装使用了15台不同类型和不同型号的固定式ADCP和3台走航式ADCP，这些先进仪器，正在发挥其作用，并获得了较满意的效果。1选用先进仪器的思路浙江省位于我国东南沿海，全省八大水系的主要特点是：“源短流急，下游感潮”。为了满足浙江省不同类型河道测流的适用性和现代化流量仪器选型的需要，我们在2000年初将声学多普勒水流剖面仪ADCP或ADP（以下统称为ADCP）作为改变落后测流设备的首选仪器。我们选用ADCP不仅仅是因为它是目前世界上最先进的测验仪器，而且它也非常适合浙江省许多河道的特点。ADCP的全名是Acoustic

3、DopplerCurrentProfilers，即声学多普勒水流剖面仪。它是利用超声波的多普勒频移的物理原理，可以以很高的分辨率测量垂直方向或水平方向水流的瞬时流速，同时还能测量河流深度或河流宽度，从而可以直接计算出河道的断面流量。ADCP根据不同的测量方式，可以分成走航式和固定式两种。1）走航式的ADCP是将仪器的水下换能器垂直固定在船舷边或船头，当船只从某岸航行到彼岸时，即可采集到计算流量所需的全部资料，包括河流深度、水流速度和仪器在河流中的水平位置，该位置是使用底跟踪技术通过对河底速度测量算出的。走航式ADCP的一个突出特点是它能测出垂直于航线的流速分量。流量测量的结果不

4、受选用的航线影响，可以选取垂直航线、斜航线，也可以选取之字形航线，甚至在河流中段绕圈子的航线进行测量。采用不同的工作频率和不同的分辨率可以适用于不同的河道流速和不同的河流深度。这种形式的ADCP，其测量范围：流速为0～10m/s，精度为±1%、±0.5cm/s；河道深度6～180m（视不同的型号，不同的工作频率）。走航式ADCP的最大特点是：⑴可以不受河宽的限制，当装备有ADCP的测量船从河流某断面一侧航行至另一侧时，即刻测出河流的流量；⑵适合巡测，可以在不同的河道上使用；⑶流量的测量精度比固定式高。走航式ADCP在测量时，作业船航速是影响流量测量精度的重要因素，且可以由测量者

5、控制。航速越低，流量测量误差越小，一般航速可以控制在0.5~1.0m/s之间。河面越宽、河流流速越大、系统频率越高、系统发射速率越快，其流量的测量误差就越小。一般来说，走航式ADCP适合于水文巡测。2）固定式的ADCP有二种测量方式。一种是垂直测量方式：是将仪器的水下换能器垂直向下装在水面下的某一个固定位置，向下发射超声波，或者是将换能器垂直向上装在河底的某一个固定位置，向上发射超声波。测得垂线平均流速，从而推算出断面的平均流量。另一种是水平测量方式：是将仪器的水下换能器水平方向装在水面下的某一个固定位置，面向河道的彼岸水平发射超声波，测得某一段单元长度内的层平均流速，与断面的

6、平均流速建立关系后，再计算出河道断面的瞬时流量。固定式的ADCP，是目前国外推出的新一代流量计，它具有安装容易，操作简便，精度高，价格低，维护方便等优点，测量范围：流速为0～6m/s，精度为±1%、±5mm/s，实测的最大水平单元长度在6～120m左右（视不同的型号，不同的工作频率）。固定式ADCP的最大特点是：⑴不需要航船，仪器的价格低于走航式ADCP，因此总的投资就相对比较少；⑵它的安装、操作和维护都比较简单易行；⑶仪器可选配超声波水位探头，在测速的同时，直接测量出水位；⑷可以在线实时和自动定时监测流量。一般来说，固定式水平ADCP适合于在线的监测和固定测站断面的流量测验。

7、为了验证ADCP在我省的适应性，嘉兴水文站率先于2001年5月在嘉兴市青阳汇水文站感潮河段的测流断面进行了固定式水平ADCP与传统的转子式流速仪的同步比测试验工作。采用“淘金者”－SL测得的层平均流速，与用缆道的测流代表垂线实测的垂线平均流速进行比测。经过七天的试验，将近一千测次比测的数据进行回归分析后，其结论是：二者之间误差小于10％的上线率达到85％以上，符合水文测验规范的要求。2ADCP在浙江水文中的应用2002年汛前，我们首次订购美国的“淘金者”－SL型固定式ADCP，分别安装在大河