淺析ADCP在嘉陵江上的運(yùn)用

蔡興兵

摘要：本文結(jié)合我站在日常使用中遇到的一些問題進(jìn)行的一些思考與探索，主要是ADCP與傳統(tǒng)測(cè)驗(yàn)方法原理的比較比測(cè)應(yīng)用結(jié)果等問題進(jìn)行分析與介紹。

關(guān)鍵詞：ADCP 原理 局限性 應(yīng)用

我局主要對(duì)嘉陵江進(jìn)行勘測(cè)，我局很多站點(diǎn)在水電站的庫區(qū)或者下游，因長期受電站發(fā)電影響，傳統(tǒng)的測(cè)驗(yàn)方法在這里很費(fèi)力，費(fèi)時(shí)，成本高等特點(diǎn)，我局的ADCP于2006年12月份首次引進(jìn)了型號(hào)為 RDI公司的瑞江牌600kHz的走航式ADCP。經(jīng)過近8年的使用為我局順利完成測(cè)驗(yàn)工作起到了很大的作用。該儀器利用聲學(xué)多普勒原理，測(cè)量水流速度剖面，具有測(cè)驗(yàn)時(shí)間短、分辨率高、精度好、資料完整、信息量大等優(yōu)點(diǎn)。它具有速度快、精度高、省時(shí)省力，較傳統(tǒng)流速儀所不可比擬的優(yōu)越性。

一、局限性

（一）ADCP 測(cè)流速度快，效率高，一般情況下要以2 次來回測(cè)量的平均值作為最后的測(cè)量成果。由于4 次測(cè)量的路線不一定相同，并且不一定在要求的斷面上，這就給要求嚴(yán)格的測(cè)驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)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。這就需要解決ADCP測(cè)驗(yàn)成果和傳統(tǒng)的測(cè)驗(yàn)的銜接問題。

（二）河底走沙條件下，ADCP的底跟蹤失效，使測(cè)得的船速失真，導(dǎo)致流量測(cè)驗(yàn)不準(zhǔn)確。

（三）在高含沙量區(qū)域，回波強(qiáng)度衰減快，使底跟蹤和水深測(cè)量失效，導(dǎo)致測(cè)流失敗。

二、在嘉陵江重要站點(diǎn)比測(cè)與應(yīng)用結(jié)果分析，在亭子站比測(cè)結(jié)果分析

由于在亭子口水文站關(guān)系單一，水位流量關(guān)系受水工影響因素小，屬于天然河道。測(cè)驗(yàn)可靠性高，可比性強(qiáng)。

在金溪站的比測(cè)分析結(jié)果，先測(cè)驗(yàn)ADCP測(cè)驗(yàn)四個(gè)測(cè)回與流速儀測(cè)驗(yàn)結(jié)果比較。

流量比測(cè)精度統(tǒng)計(jì)表（同步測(cè)驗(yàn)）

將流速儀和ADCP同時(shí)測(cè)驗(yàn)在同點(diǎn)采集測(cè)驗(yàn)以半測(cè)回作為成果。

該儀器運(yùn)用之前在我局的亭子口水文站和金溪水文站進(jìn)行了測(cè)驗(yàn)，經(jīng)過比測(cè)分析證明該儀器適合嘉陵江上使用，測(cè)驗(yàn)成果可靠。

三、閬中站測(cè)驗(yàn)中絕大多數(shù)情況下測(cè)驗(yàn)結(jié)果符合測(cè)驗(yàn)要求，但有時(shí)候受上下游電站影響，所測(cè)結(jié)果個(gè)別測(cè)次超出標(biāo)準(zhǔn)差如第5份測(cè)驗(yàn)結(jié)果，查明原因下游電站調(diào)閘導(dǎo)致流量偏大，需增加2個(gè)測(cè)次最終選擇較為接近的四個(gè)測(cè)次算出平均作為本次測(cè)驗(yàn)成果。

在庫區(qū)站點(diǎn)由于水位變幅不大，河寬，測(cè)驗(yàn)速度快等，能夠快速測(cè)驗(yàn)出結(jié)果受影響較小更加適用該特點(diǎn)。

四、測(cè)驗(yàn)中遇到的問題

（一）在特別低流速平均流速小于0.1m/s情況下為了測(cè)驗(yàn)更加準(zhǔn)確我們需要將船速控制在不大于三倍平均流速否則容易失真。

（二）為了確保人和設(shè)備安全大水期間不宜使用。

（三）在利用纜道牽引ADCP船體過程中最好不要將船體直接掛靠在鉛魚上纜道跨度大高低不一容易將船拖翻，在金溪站比測(cè)使用中采用了將自己制作的浮子綁在船體和鉛魚上實(shí)行浮子自由上下移動(dòng)而達(dá)到平穩(wěn)運(yùn)行。

（四）測(cè)驗(yàn)過程中注意要用木質(zhì)船體更加準(zhǔn)確，鐵質(zhì)船體容易擾亂磁場(chǎng)

（五）在閬中站使用過程中由于ADCP時(shí)鐘延遲比正常時(shí)間晚，最后通過在線調(diào)整時(shí)鐘恢復(fù)正常。

五、在ADCP的物理性能得到保證之后，我們完全可以將其當(dāng)作是對(duì)傳統(tǒng)測(cè)驗(yàn)方式一次升級(jí)，而不是變革。為ADCP作為流量測(cè)驗(yàn)基本手段鋪平道路。目前該儀器已經(jīng)通過了比測(cè)分析，事實(shí)證明該儀器和傳統(tǒng)儀器比較能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器在我局運(yùn)用，2008-2010 年該儀器所測(cè)成果已經(jīng)運(yùn)用整編成果，得到了領(lǐng)導(dǎo)專家的認(rèn)可，因此我局在2010年又引進(jìn)了兩臺(tái)該儀器投入到具體使用中。

參考文獻(xiàn)：

[1]田淳，劉少華.聲學(xué)多普勒測(cè)流原理及其應(yīng)用[M].黃河水利出版社，2003.

[2]《聲學(xué)多普勒流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》（SL337-2006）

（作者單位：四川省南充水文水資源勘測(cè)局）