“ADCP”在引黃濟(jì)津輸水測流中的應(yīng)用

【摘要】為圓滿完成引黃輸水測流任務(wù)，上級為水文站配備了先進(jìn)的測流設(shè)備——流量實(shí)時測量儀器ADCP。通過ADCP的使用，積累了經(jīng)驗，也有其局限性。本文主要從什么是ADCP、使用、局限性等幾個方面對其進(jìn)行了說明。

【關(guān)鍵詞】“引黃濟(jì)津”；“ADCP”；“流量監(jiān)測”

“ADCP” in the accomplishment water flow measurement application

Wang Ling

(Four women Zhangweinan Canal Authority， Temple hubDezhouShandong253000)

【Abstract】For the successful completion of the Yellow River water flow measurement task， the higher the hydrological station is equipped with advanced flow measurement devices - real-time flow measurement instruments ADCP. Through the use of ADCP， accumulated experience， but also has its limitations. In this paper， from what is ADCP， use， limitations and other aspects and are described.

【Key words】“Accomplishment”;“ADCP”;“Traffic Monitoring”

為了滿足天津市供水需求，國務(wù)院決定開辟引黃濟(jì)津應(yīng)急輸水潘莊新線路。并新建“穿漳衛(wèi)新河倒虹吸工程”。該工程是輸水線路的控制性關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工程，又處于山東、河北兩省交界處，水量、水質(zhì)的監(jiān)測任務(wù)重要而艱巨。

引黃輸水測流工作要求高、任務(wù)重。為圓滿完成上級安排的測流任務(wù)，在上級大力支持下，水文站配備了先進(jìn)的測流設(shè)備——流量實(shí)時測量儀器ADCP。通過輸水170天的測流使用獲得了較滿意的效果，也積累了一定的經(jīng)驗，為今后使用ADCP測流打下了基礎(chǔ)。

1. 什么是ADCP

ADCP全稱為Acoustic Doppler Current Profilers，即聲學(xué)多普勒流速剖面儀，是二十世紀(jì)80年代初發(fā)展起來的一種新型測流設(shè)備。

它利用多普勒效應(yīng)原理進(jìn)行流速測量。ADCP因其原理的優(yōu)越性，突破傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)動為基礎(chǔ)的傳感流速儀，用聲波換能器作傳感器，換能器發(fā)射聲脈沖波，聲脈沖波通過水體中不均勻分布的泥沙顆粒、浮游生物等反散射體反散射，由換能器接收信號，經(jīng)測定多普勒頻移而測算出流速。ADCP具有具有不擾動流場、測驗歷時短、測速范圍大等特點(diǎn)。

2. 與傳統(tǒng)測流方式的異同

2.1ADCP 測驗的必要性

流量測驗是水文工作的主要任務(wù)之一， 使用旋漿式流速儀法傳統(tǒng)的流量測驗手段， 由于其歷時長、自動化程度低等固有的缺點(diǎn)，難以滿足目前測流任務(wù)的需要。而ADCP 利用聲學(xué)多普勒原理能直接測出斷面的流速剖面，具有不擾動流場、歷時短、測速范圍廣、采集數(shù)據(jù)量大等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以極大程度地減小勞動強(qiáng)度、增加工作效率、提高現(xiàn)代化水平，成為本次流量測驗的首選方式。

2.2測量原理基本一致。

與傳統(tǒng)的人工船測，橋測，纜道測量，和涉水測量的基本原理一樣：在測流斷面上布設(shè)多條垂線，在每條垂線處測量水深并測量多點(diǎn)的流速從而得到垂線平均流速，但ADCP所測的垂線可以很多，每條垂線上的測點(diǎn)也很多。 

2.3不同之處。

傳統(tǒng)流速儀法是靜態(tài)方法。流速儀是固定的。ADCP方法是動態(tài)方法。ADCP在隨測量船運(yùn)動過程中進(jìn)行測驗。傳統(tǒng)流速儀法要求測流斷面垂直于河岸。ADCP方法不要求測流斷面垂直于河岸。測船航行的軌跡可以是斜線或曲線。

3. 實(shí)際應(yīng)用

3.1使用方法。

ADCP是將儀器的水下?lián)Q能器垂直放入水中，用人工從一岸拉到另一岸時，可采集到計算流量所需要全部資料，包括水深、水流速度和儀器在水流中的水平位置，通過2個測回得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出最后的數(shù)據(jù)。

3.2較流速儀法優(yōu)勢明顯。

在國內(nèi)近年來ADCP應(yīng)用的比較少，測流設(shè)備一直用的都是流速儀，因為流速儀造型小，重量輕，攜帶方便，適用與小河、渠道、徑流試驗站等等，用以測定過水?dāng)嗝嬷蓄A(yù)訂測點(diǎn)時段平均流速。通過布設(shè)測線、垂線測點(diǎn)數(shù)，根據(jù)水流條件來進(jìn)行測流。

流速儀和ADCP的基本原理是一樣的，都是通過測出垂直干線的流速、流量相加得出斷面流量，通過在橋測斷面多次采用ADCP測流與流速儀測流做比較，由于ADCP測流較快，流速儀較慢，在相差1個小時的時間內(nèi)得出的成果誤差在2.6之內(nèi)，在允許的誤差范圍內(nèi)。但ADCP不用布設(shè)測線、垂線點(diǎn)，計算相對簡單，其操作比流速儀更加方便、快捷。

3.3過水量統(tǒng)計。

在輸水期間，水文站在倒虹吸出口和下游第三店布設(shè)的兩個測流斷面，沒個斷面每天測流兩次，分別為早上8點(diǎn)、下午16點(diǎn) 。在計算累計過水量時，利用了早上8點(diǎn)、下午16點(diǎn)兩次測流數(shù)據(jù)相加、除2，得出平均數(shù)乘以8小時，單位按秒計算；將下午16點(diǎn)、 第二天早上8點(diǎn)的兩次測流數(shù)據(jù)相加、除2，得出平均數(shù)乘以16小時，單位同樣按秒計算。將計算出的兩次測流數(shù)據(jù)相加得出日累計過水量。

4. 測量成果

引黃濟(jì)津輸水工作于2010年10月24日正式開始，截止2011年4月11日輸水結(jié)束，輸水期170天。倒虹吸出口斷面累計過水量7.13億立方米，測流測次為278次；第三店斷面累計過水量6.69億立方米，測流測次為265次，報工作做到了無錯報、無漏報、無遲報。測流的有效數(shù)據(jù)，得到了兩省代表的認(rèn)可。輸水測流任務(wù)的圓滿完成，ADCP在其中發(fā)揮了不可替代的重要作用。

5. 應(yīng)用中的局限性分析

5.1采用ADCP測驗速度快、效率高，一般情況下要以來回2次測量的平均值作為最后的測量成果，但由于2次測量的線路不一定相同，并且不一定在要求的測驗斷面上，這就給要求嚴(yán)格的測驗資料統(tǒng)計帶來了麻煩。例如過水?dāng)嗝婷娣e、水面寬、最大水深和最大流速等水文要素的表示等。

5.2ADCP的測驗成果與傳統(tǒng)測驗成果的銜接問題，生成的測流報告和大量數(shù)據(jù)仍然需要手工錄入各種記載表，一定程度上與其測流過程的高速高效不相匹配。

5.3ADCP是聲學(xué)測驗設(shè)備，較多的泥沙顆粒將會削弱儀器聲波的發(fā)射和接收，所以測量成果受河流含沙量的影響較大。

6. 結(jié)語

隨著水文測報新技術(shù)的應(yīng)用，水文現(xiàn)代化新儀器新設(shè)備的更新和普及，水文服務(wù)領(lǐng)域的不斷拓展，新時期的水文工作對我們職工提出了新的、更高的要求。ADCP作為一種先進(jìn)的流量測驗設(shè)備，其具有的優(yōu)勢，與現(xiàn)代水文的高標(biāo)準(zhǔn)、高精度、高效率的要求相適應(yīng)，我國自20 世紀(jì)90 年代初引進(jìn)第一部ADCP以來，ADCP作為一種新的流量測驗手段已經(jīng)得到了較大范圍的應(yīng)用，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。

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［文章編號］1619-2737（2012）08-29-673

［作者簡介］ 王玲（1980.5-），女，職稱：助理經(jīng)濟(jì)師，工作單位：漳衛(wèi)南運(yùn)河四女寺樞紐管理局，專業(yè)：水利水電工程。