走航式ADCP使用方法和注意事項

□劉學勇（河南省新鄉(xiāng)水文水資源勘測局）

1 ADCP測流原理

ADCP突破傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)動為基礎的傳感流速儀，是用聲波換能器作傳感器。ADCP換能器（換能器即是發(fā)射器又是接收器）發(fā)射出一定的頻率的脈沖，該脈沖碰到水體中不均勻分布的懸移物質(zhì)后產(chǎn)生后向散射回波信號，該信號為換能器所接收。由于懸浮物質(zhì)隨水流漂移，使該回波信號頻率與發(fā)射頻率之間產(chǎn)生一個頻差，即多普勒頻移，根據(jù)這一頻移大小和正負，即計算出流速和流向。ADCP操作軟件界面能直觀顯示斷面的流速剖面、水深剖面、垂線瞬時流速、行程流量，具有測速范圍大、測驗歷時短、分辨率高、精度好、資料完整等優(yōu)點。

2 安裝和自檢

2.1 設備安裝連接

安裝ADCP設備時應輕拿輕放,注意保護換能器，嚴禁碰撞、劃痕。ADCP配有4個換能器，側(cè)面標示為3的換能器對向三體船尾方向，上緊螺絲。換能器和連接線涂抹硅膠防水防沙。筆記本與連接線串口連接好，接通電源和天線。電源線正負極嚴禁接反。目前筆記本大部分無專用九針串口，可用USB接口擴展。

2.2 自檢

運行BBtalk超級終端軟件，利用既定指令喚醒ADCP,對ADCP類型、COM串口、通訊參數(shù)、波特率等系列問題診斷。一般下水前都應進行自檢，以檢驗ADCP設備是否良好。自檢約需5-6min，如遇突發(fā)洪水情況，確定ADCP運行正常，為爭取時間可不自檢直接下水測驗。注意：無線測流時波特率設定為115200，有線測流時波特率設定為9600；計算機COM串口如有多個供選擇，可右鍵“我的電腦”屬性，設備管理器中端口項查詢所連接的端口。

3 ADCP測量參數(shù)設置

運行軟件WinRiverII，根據(jù)測量向?qū)гO置命令，命令分固定命令、向?qū)詈陀脩裘睢９潭钍茿DCP固有命令不能修改操作；向?qū)钍菆?zhí)行此前配置向?qū)Ш螽a(chǎn)生的命令；用戶命令是用戶自行輸入的命令。對某一河道斷面來說，向?qū)詈陀脩裘钆渲檬欠窈线m，直接決定斷面水深、流速、流量測驗的精度。向?qū)钪饕獏?shù)設置如下：換能器入水深度（m）設為0.06；磁偏角設20。；最大水深（m）、最大流速（m/s）、最大船速（m/s）應根據(jù)河流情況初步估計，估計后設置最大船速一定要小于最大流速。如確實估計有困難，可以用ADCP先預測，從試測數(shù)據(jù)可以查得；底跟蹤模式設置為5；水跟蹤模式常用兩種：一是模式1，適合所有河流，最大測速20 m/s，單元尺寸范圍0.25～2.00 m，最大剖面深度20 m；模式11為極高分辨率模式，適合淺水低流速，最大測速3 m/s，單元尺寸范圍0.05～0.25 m，最大剖面深度4 m。參數(shù)設置不當直接影響流量精度，秦莊水文巡測站ADCP測量試驗中，始測時最大水深設為5 m,水跟蹤模式錯設為模式11，單元尺寸錯設為0.20 m，最大流速和船速正確設置，所測流量明顯比用傳統(tǒng)流速儀測得的流量偏小，原因是垂直分辨率損失，流速剖面不全，所以向?qū)钤O置時包括最大水深等參數(shù)設置一定要和水跟蹤模式相一致。

用戶指令主要設置WP(水跟蹤脈沖采樣數(shù)目)、BP(底跟蹤脈沖采樣數(shù)目)、WS(深度單元尺寸)、WN(深度單元數(shù)目)、WF(盲區(qū))。用戶命令WP和BP跟蹤次數(shù)設為4，深度單元WS設置要符合水跟蹤模式I單元尺寸（0.25～2.00 m）要求和模式II（0.05～0.25 m）要求；深度單元數(shù)目WN設置要符合深度單元尺WS×深度單元數(shù)目WN+2大于最大設置水深；本型號為零盲區(qū)型換能器，WF設為0.05 m。

4 下水測量

ADCP從河邊下水，運行測流軟件WinRiverII菜單開始發(fā)射，此時喚醒ADCP（會聽到嘀嘀的信號發(fā)射聲)，開始斷面測量，ADCP向?qū)Π肚斑M，出現(xiàn)有效單元層數(shù)≥2層時，ADCP停止前行，輸入岸邊距離，停10s繼續(xù)前行（主要是獲得用于計算岸邊流量的10個平均數(shù)據(jù)）；將至對岸有效單元層數(shù)≥2層時，結(jié)束測量，輸入岸邊距離，停10s即單次測量結(jié)束。對流量穩(wěn)定的河流，至少要進行4次斷面流量測驗，取4次流量平均值做為實測的流量值。

5 使用注意事項

一是船速對流量精度影響較大，在測流過程中應根據(jù)河流流速狀況，控制船速(即ADCP移動速度)，岸邊船速低于中泓船速，但無論河岸邊還是河中泓，船速一定要低于相應的水流速。二是河流河底走沙嚴重，ADCP所測流速小于實際流速，所測流量小于實際流量。三是高含沙河流，含沙量影響到回波強度衰減快，造成底跟蹤和水深測量失效，會造成測流失敗。只有采用差分GPS測量船速，采用測深儀測量水深，ADCP操作軟件通常也可以采取和處理GPS和測深儀數(shù)據(jù)。四是ADCP換能器至少沒入水中8cm，如果水面有波浪，換能器要沒入水中更深一些（通過ADCP安裝支架上下調(diào)節(jié)），保證測量過程中換能器不露出水面或發(fā)生空蝕。五是ADCP換能器面不能壓在硬物上，不能長期受太陽照射；每次用完后要要清洗擦干ADCP表面。