流速測(cè)量方法研究現(xiàn)狀與分析

馬進(jìn)國(guó)，郭明航，展小云

(1.寧夏固原市水土保持工作站，寧夏 固原 756000；2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100)

在土壤侵蝕的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，徑流為土壤侵蝕和泥沙運(yùn)移提供了動(dòng)力。徑流流速是土壤侵蝕的重要水文參數(shù)，可用來(lái)確定生態(tài)系統(tǒng)水文過(guò)程和侵蝕-泥沙關(guān)系，對(duì)其準(zhǔn)確估算有利于計(jì)算徑流動(dòng)能，預(yù)測(cè)輸沙能力和產(chǎn)沙量[1-2]。但是，基于監(jiān)測(cè)對(duì)象的特殊性，如徑流發(fā)生的隨機(jī)性、歷時(shí)長(zhǎng)短的不確定性、泥沙含量跨度大等，目前尚沒(méi)有廣泛應(yīng)用的徑流流速測(cè)量方法，如何準(zhǔn)確測(cè)量徑流流速一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展土壤侵蝕試驗(yàn)研究的難點(diǎn)。

在過(guò)去的幾十年里，國(guó)內(nèi)外學(xué)者基于不同的技術(shù)和方法研發(fā)了多種流速測(cè)量?jī)x器，主要包括轉(zhuǎn)子式流速儀、多普勒流速儀、電磁流速儀、粒子流速儀等。但是目前這些儀器多應(yīng)用于河道水流監(jiān)測(cè)，而小流域徑流流速測(cè)量則主要是借鑒農(nóng)田水利明渠流量法等。本研究對(duì)目前存在的各種流速測(cè)量方法的工作原理、應(yīng)用局限等進(jìn)行比較分析，以便清楚認(rèn)知各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。此外，針對(duì)徑流發(fā)生發(fā)展過(guò)程的特殊性，提出了運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)探索徑流流速測(cè)量方法的新方向，期望為開(kāi)展徑流泥沙科學(xué)研究，如徑流挾沙能力、泥沙的沉積特性、泥沙的輸移等提供技術(shù)支撐，同時(shí)提升徑流過(guò)程監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化和信息化水平，推動(dòng)水土保持科研和生產(chǎn)實(shí)踐的發(fā)展。

1 流速測(cè)量方法

1.1 流速儀法

1.1.1 轉(zhuǎn)子式流速儀

轉(zhuǎn)子式流速儀主要是通過(guò)測(cè)定水流經(jīng)過(guò)時(shí)產(chǎn)生的水流運(yùn)動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩估算流速[3]。轉(zhuǎn)子式流速儀特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使得其在實(shí)際使用中存在一定局限性。例如，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子式流速儀每次只能進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)量，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在流態(tài)波動(dòng)較大的情況下對(duì)同一個(gè)斷面多點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量。此外，轉(zhuǎn)子機(jī)械部件容易因漂浮物或水草纏繞而被破壞，從而引發(fā)儀器故障；同時(shí)轉(zhuǎn)子式流速儀響應(yīng)速度慢、時(shí)效性差，不能自動(dòng)測(cè)量，自動(dòng)化和信息化程度低。為了克服上述缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量的自動(dòng)化，李德貴等[4]研制了一種新型的LSX-1智能流速測(cè)算儀，該儀器抗干擾能力強(qiáng)，并且具有計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、計(jì)算、處理、顯示等功能。此外，王麗雅等[5]研制了一種手持電阻式旋槳流速儀MLC-1，該儀器工作電流低至500 μA，一節(jié)電池可以連續(xù)工作300 h，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了流速測(cè)量的自動(dòng)化，減少了人力投入。

1.1.2 多普勒流速儀

1.1.2.1 聲學(xué)多普勒儀

聲學(xué)多普勒儀包括聲學(xué)多普勒電流剖面儀(Acoustic Doppler Current Profiler, ADCP)和超聲多普勒儀(Acoustic Doppler Velocimetry, ADV)。聲學(xué)多普勒儀被廣泛應(yīng)用于一切涉及水流特性的科學(xué)研究領(lǐng)域，例如海洋、水上交通、水力、水電、石油、水文、氣象等。20世紀(jì)90年代末，ADCP被引入并用于流速測(cè)量。該類儀器主要是通過(guò)水體運(yùn)動(dòng)粒子的反射波引起的多普勒頻移測(cè)量水體的流速，可以測(cè)量水流的三維流速[6]。KIM et al.[7]在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證了ADCP的準(zhǔn)確性，結(jié)果表明用ADCP測(cè)得的速度值與常規(guī)方法測(cè)得的速度值吻合較好，平均測(cè)量誤差為10.5%，并將ADCP應(yīng)用于韓國(guó)Maekok水文站進(jìn)行流速測(cè)量。但是，ADCP在實(shí)際應(yīng)用中仍存在很大的局限性：其測(cè)量距離不能太近，否則無(wú)法測(cè)得信號(hào)，也不能太遠(yuǎn)，否則信號(hào)衰減后無(wú)法進(jìn)行測(cè)量，通常要求測(cè)量深度大于1.5 cm，寬度大于8 cm[8]。此外，如果ADCP探頭與垂直方向夾角為25°，那么將會(huì)產(chǎn)生大約為總水深10%的近底盲區(qū)。為有效減少ADCP的近底盲區(qū)，王元葉等[9]采用數(shù)學(xué)極值定理，將ADCP處理軟件“丟棄”的部分近底流速數(shù)據(jù)或由于底跟蹤丟失而損失的流速數(shù)據(jù)確定出來(lái)，并且用電磁海流計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)提取的近底數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。再則，該方法對(duì)于低流速測(cè)量比較準(zhǔn)確，但是對(duì)于高流速條件下測(cè)量結(jié)果偏差較大，特別是在發(fā)生洪水的情況下，水流含沙量高，這時(shí)ADCP的功能就會(huì)失效。

ADV主要用于記錄單點(diǎn)相對(duì)高頻率的瞬時(shí)速度分量[10-11]，該類儀器在標(biāo)準(zhǔn)配置中采樣容器是一個(gè)直徑6 mm、高度9 mm的圓柱形。范寒柏等[12]設(shè)計(jì)了一種單探頭聲學(xué)多普勒流速儀，可以測(cè)量1.5～2.5 m/s的瞬時(shí)流速，并利用卡爾曼濾波技術(shù)和自相關(guān)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的濾波處理，提高了測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性。史雪薇等[13]提出了一種基于超聲/電學(xué)雙模態(tài)傳感器的流速測(cè)量方法，研究結(jié)果表明總表觀流速的相對(duì)誤差小于6.32%，分相表觀流速的均方根誤差小于5.64%。IHARA et al.[14]采用相位差法研制了一種超低速流超聲流速儀，結(jié)果表明當(dāng)相位差大于10-3rad時(shí)，儀器的總體測(cè)量誤差在10%以內(nèi)。DONG et al.[15]提出了一種基于連續(xù)波超聲多普勒和流場(chǎng)模型的流速測(cè)量方法，該方法主要是通過(guò)引入速度剖面相關(guān)關(guān)系，建立水油兩相流總體表觀速度與感應(yīng)體中測(cè)量的平均速度之間的理論模型。利用該系統(tǒng)在內(nèi)徑為50 mm的水平管道中進(jìn)行了動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)總體流速的平均相對(duì)誤差為3.63%，最大相對(duì)誤差為12.22%，但是超聲束的均勻度、流速剖面對(duì)多普勒能量譜的影響較大，進(jìn)而影響了該類儀器的測(cè)量精度。此外，原始的ADV速度數(shù)據(jù)存在較大的問(wèn)題，這主要是因?yàn)樵谕牧髦蠥DV獲取的速度波動(dòng)表現(xiàn)為多普勒噪聲、信號(hào)混疊、速度波動(dòng)、裝置振動(dòng)和其他擾動(dòng)的綜合作用，并且在采樣容器及其邊界鄰近處的速度剪切可能會(huì)進(jìn)一步對(duì)信號(hào)產(chǎn)生不利影響[16]。

1.1.2.2 激光多普勒儀

激光多普勒儀(Laser Doppler Velocimetry，LDV)主要是通過(guò)建立入射光與散射光的頻率差與示蹤粒子運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系實(shí)現(xiàn)流速的測(cè)定[17]。從測(cè)量方式來(lái)說(shuō)，可分為單光束、交叉光束和多光束測(cè)量。GARCIA-VIZCAINO et al.[18]設(shè)計(jì)了一種用于表面位移測(cè)量的雙組分單光束多普勒測(cè)速儀，該儀器可用來(lái)測(cè)量高達(dá)3 m/s的速度，測(cè)量誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于1%。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以使用單波長(zhǎng)激光源和單探測(cè)器系統(tǒng)，同時(shí)允許對(duì)表面位移中速度的兩個(gè)矢量分量進(jìn)行符號(hào)檢測(cè)。以雙光束型為主的激光多普勒儀存在因探測(cè)體積小而導(dǎo)致的物體偏離探測(cè)區(qū)域無(wú)法測(cè)速的問(wèn)題。為了解決該問(wèn)題，李秀明等[19]提出了一種基于擴(kuò)展光束的激光多普勒測(cè)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)出射的激光束進(jìn)行兩次擴(kuò)展，在此基礎(chǔ)上獲得不同散射面積下的多普勒信號(hào)，在速度為10～25 m/s時(shí)，測(cè)量的平均誤差為1%～2%。但是，由于流體的散射光較弱，而獲取流體速度信息需要足夠的光強(qiáng)，需在流體中散播適當(dāng)尺寸和濃度的微粒子作為示蹤粒子，因此LDV測(cè)量直接得到的并非流體速度，而是顆粒的運(yùn)動(dòng)速度。

1.1.3 電磁流速儀

電磁流速儀的基本工作原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，結(jié)合了流體力學(xué)和電磁學(xué)，根據(jù)導(dǎo)電流體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)來(lái)估算流速。20世紀(jì)90年代盧允信等[20]引進(jìn)中船總七院電磁流速儀，將其改裝成適用于野外測(cè)流的帶有測(cè)桿式傳感器的YR電磁流速儀，其測(cè)速范圍為0～10 m/s，分辨率為1 cm/s。寧麗娟等[21]設(shè)計(jì)的便攜式電磁流速儀實(shí)現(xiàn)了測(cè)速穩(wěn)定、功能優(yōu)化、測(cè)量精度高，并且體積小，輕便靈活，不怕碰撞及水草纏繞。與轉(zhuǎn)子流速儀相比，電磁流速儀在大江大河上的應(yīng)用數(shù)量明顯較少；與ADCP相比，電磁流速儀能采用較小的傳感器尺寸和較密集的測(cè)點(diǎn)布置，直接測(cè)量斷面上各點(diǎn)的瞬時(shí)流速。此外，應(yīng)用該類儀器時(shí)必須考慮外界磁場(chǎng)、流體介質(zhì)特性、供電電源等因素，以最大程度地消除各種干擾信號(hào)和有效放大流速信號(hào)，提高測(cè)量的精度和準(zhǔn)確度。例如，WANG et al.[22]利用電磁流量計(jì)測(cè)量了兩種軸向速度分布和兩種流體電導(dǎo)率分布在流管內(nèi)不同位置的感應(yīng)電勢(shì)和電位差，發(fā)現(xiàn)可以利用一組邊界電極測(cè)量感應(yīng)電位差推斷流體的軸向速度分布，但當(dāng)軸向速度存在空間變化時(shí)，電導(dǎo)率分布對(duì)流速的影響較大。

1.1.4 粒子流速儀

粒子流速儀包括粒子圖像流速儀(Particle Image Velocimetry, PIV)和粒子追蹤流速儀(Particle tracking Velocimetry, PTV)。其中，PIV是20世紀(jì)90年代后期發(fā)展并逐漸成熟起來(lái)的一種流場(chǎng)測(cè)量技術(shù)，可以深入刻畫(huà)流體的瞬態(tài)過(guò)程及其流動(dòng)細(xì)節(jié)，具有空間分辨率高和連續(xù)測(cè)量等優(yōu)勢(shì)，目前已應(yīng)用于田間試驗(yàn)測(cè)量人工渠道流速、風(fēng)沙/水沙兩相流流速[23]。與PIV相比，PTV的空間分辨率較小，不能很好地反映流場(chǎng)流速的細(xì)節(jié)，不適用微尺度的流場(chǎng)。PIV和PTV均突破了空間單點(diǎn)測(cè)量的局限性，目前得到了廣泛應(yīng)用。張振等[24]建立了一套完整的河流水面成像測(cè)速工作模式(RSIV)，該方法流速測(cè)量精度可以達(dá)到0.5 mm/s，與雷達(dá)法相比，該方法測(cè)得的斷面平均流速相對(duì)誤差為1.16%。江杰等[25]利用PTV技術(shù)對(duì)河流流速進(jìn)行測(cè)量，并與傳統(tǒng)浮標(biāo)法測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明基于PTV技術(shù)所測(cè)定的河流平均流速為59.2 cm/s，測(cè)量誤差為8.9%，可見(jiàn)兩種方法所測(cè)量的流速具有較好的一致性，并且該方法具有解決傳統(tǒng)浮標(biāo)法固有缺陷的能力。但是目前的粒子流速儀仍存在一定的局限性，即圖像采集和處理速度仍然受到限制，并且其主要是通過(guò)拍攝并測(cè)量流場(chǎng)中跟隨流體運(yùn)動(dòng)顆粒的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)反映流場(chǎng)速度，存在一定的“跟隨”問(wèn)題。此外，粒子的不可回收性對(duì)流場(chǎng)產(chǎn)生較大的限制，而且在自然水體中加入示蹤粒子有很大的污染性。為了彌補(bǔ)以上缺陷，ELHIMER et al.[26]利用PIV和PTV相結(jié)合的方法研究了湍流中粒子的運(yùn)動(dòng)特性，發(fā)現(xiàn)融合后的技術(shù)可以更好地測(cè)量粒子和底層流體之間的瞬時(shí)和局部速度差異，并且顆粒的局部速度往往與相鄰流體的速度不同。

1.1.5 雷達(dá)、渦街等流速儀

此外，目前常用的流速儀還有激光雷達(dá)流速儀、電容式流速儀、渦街流速儀等。秦福清[27]研制的雷達(dá)定位流速儀主要以非接觸方式計(jì)算水面流速和斷面流量，測(cè)得的點(diǎn)流速隨機(jī)不確定度為14.0%，系統(tǒng)誤差為1.0%，流量隨機(jī)不確定度為10.6%，系統(tǒng)誤差為-0.5%。該儀器主要用于較大洪水流量的測(cè)驗(yàn)，也適合高流速及多漂浮物的情況。王文華[28]研制的S3-SVRⅡ型無(wú)線遙控雷達(dá)波數(shù)字化測(cè)流系統(tǒng)誤差可以控制在±1%以內(nèi)，但是隨機(jī)不確定度超出了規(guī)范要求，其測(cè)流精度僅能滿足中小河流水文監(jiān)測(cè)要求。周穎等[29]提出了一種基于電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量技術(shù)的小通道氣液兩相流流速測(cè)量新方法，該方法利用新型傳感器獲得兩組流體電導(dǎo)信號(hào)，再對(duì)獲得的信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，最終得到流體的速度值，測(cè)得的流速與參考速度相比，速度測(cè)量的最大相對(duì)誤差均小于10%。舒安平等[30]利用畢托管原理成功研制出一種能適用于高濃度水流的新型感壓式流速儀，該儀器流速測(cè)量范圍為0.1～5.0 m/s，而且還能承受含沙量高達(dá)765.61 kg/m3的高濃度水流的考驗(yàn)。綜上可見(jiàn)，測(cè)量流速有多種選擇，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該根據(jù)預(yù)算、人力、期望的數(shù)據(jù)質(zhì)量等做選擇。多數(shù)情況下，同時(shí)部署不同類型的儀器可能是最佳選擇。

1.2 明渠水流流量法

對(duì)于非常規(guī)則的明渠，流速測(cè)量采用流量法，即根據(jù)測(cè)得的流量計(jì)算流速。常用的設(shè)備有薄壁三角量水堰和巴歇爾槽，但是這些方法僅適用于穩(wěn)定流態(tài)或低含沙量狀態(tài)的流量測(cè)定[31-32]。目前不少學(xué)者將該類方法用于徑流流速的測(cè)量，但是根據(jù)對(duì)薄壁三角量水堰和巴歇爾槽長(zhǎng)期的應(yīng)用實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，徑流中泥沙的沉積性和徑流量變幅大兩個(gè)主要因素制約了這兩種方法在徑流流速測(cè)量中的應(yīng)用。

1.2.1 薄壁三角量水堰

在用薄壁三角量水堰觀測(cè)時(shí)，通過(guò)量水堰形狀的設(shè)計(jì)，試圖將上方來(lái)流中不同的流速歸一化成一個(gè)穩(wěn)定流速，而在形成穩(wěn)定水流的過(guò)程中，現(xiàn)有的形狀設(shè)計(jì)會(huì)使徑流泥沙沉積在量水堰的穩(wěn)流池內(nèi)，使得穩(wěn)流池的基礎(chǔ)抬升，從而造成水位測(cè)量值變小，流經(jīng)堰口的徑流流速變大。如此一來(lái)，薄壁三角量水堰標(biāo)定計(jì)算公式與實(shí)測(cè)的條件就出現(xiàn)了差異。這是薄壁三角量水堰測(cè)量徑流量誤差偏大或者不甚適用的最主要原因。

1.2.2 巴歇爾槽

在用巴歇爾槽觀測(cè)時(shí)，巴歇爾槽的型號(hào)和尺寸與徑流量有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也就是說(shuō)特定型號(hào)的巴歇爾槽僅適合相應(yīng)的徑流量觀測(cè)。由于降雨量、降雨強(qiáng)度大小的隨機(jī)性使得徑流量大小變幅大，徑流發(fā)生時(shí)間難以預(yù)知，因此某一特定型號(hào)的巴歇爾槽并不能兼顧變幅較大的徑流量監(jiān)測(cè)。此外，泥沙沉積在一定程度上影響了水位高度的測(cè)量，這樣會(huì)給流速計(jì)算帶來(lái)較大的影響。

1.3 示蹤法

示蹤法多用于坡面薄層水流流速測(cè)量，其中染料示蹤法是目前研究者最常用的坡面流速測(cè)定方法。該方法操作簡(jiǎn)單，但存在人為目視產(chǎn)生的誤差，使得測(cè)量的誤差較大[33]。為了克服這一問(wèn)題，研究者提出了鹽液示蹤法，其基本原理是利用含鹽水流與非含鹽水流電導(dǎo)率的不同來(lái)確定含鹽水流到達(dá)被測(cè)斷面所需要的時(shí)間[34]。相對(duì)于流速而言，泥沙含量的變化對(duì)該方法中的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)K值影響更大，而坡面侵蝕過(guò)程中泥沙含量是不斷變化的，從而導(dǎo)致該方法中的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)K值無(wú)法確定[35]。此外，史曉楠等[36]提出了一種基于電解質(zhì)的坡面薄層水流流速測(cè)量新方法，并且提出了電解質(zhì)示蹤法測(cè)量流速的正態(tài)模型，結(jié)果表明該模型在距鹽溶液注入點(diǎn)1 m以外的流速測(cè)量相對(duì)誤差小于5%，而在距注入點(diǎn)0.5 m處，模型測(cè)量的相對(duì)誤差高達(dá)13.9%，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度有待提高。

1.4 其 他

在20世紀(jì)60年代中期，以兩相流為基礎(chǔ)的測(cè)量系統(tǒng)逐步發(fā)展起來(lái)。MESCH et al.[37]把相關(guān)流速測(cè)量技術(shù)應(yīng)用到流體流動(dòng)特性的研究中，對(duì)穩(wěn)定流體和非穩(wěn)定流體的傳播方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。周潔等[38]提出了一種基于光信號(hào)互相關(guān)法測(cè)量氣固兩相流中固體顆粒平均運(yùn)動(dòng)速度的方法，該方法具有較高的測(cè)量精度，測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差小于10%。向廷元等[39]研制的紙漿光學(xué)相關(guān)流量計(jì)，可測(cè)流速范圍為0.4～6 m/s，達(dá)到1.5級(jí)儀表精度。王為等[40]基于互相關(guān)理論，建立了基于虛擬儀器Lab VIEW的電導(dǎo)式徑流流速測(cè)量系統(tǒng)，并采用自制的電導(dǎo)式傳感器，研究了兩傳感器間距對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的影響，測(cè)量了5個(gè)泥沙含量水平下的徑流流速，發(fā)現(xiàn)該測(cè)量系統(tǒng)可測(cè)量的泥沙含量范圍為0～250 kg/m3，測(cè)量相對(duì)誤差為4.5%，測(cè)量準(zhǔn)確度較高。

綜上所述，盡管眾多學(xué)者提出了多種水流流速測(cè)量方法，但多用于河道水流或清水水流。受徑流中泥沙顆粒大小組成和泥沙含量的不確定性、泥沙的黏附性、沉積性等徑流特性的影響，目前多數(shù)流速測(cè)量方法并不能適用于溝道徑流測(cè)定，并且小流域中普遍使用的薄壁三角量水堰和巴歇爾槽的準(zhǔn)確度不夠，以致其適用性也成為問(wèn)題。

2 展 望

由于徑流監(jiān)測(cè)對(duì)象的特殊性和監(jiān)測(cè)技術(shù)方法的不足，徑流流速測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度和可靠性與徑流過(guò)程監(jiān)測(cè)的實(shí)際需要相去甚遠(yuǎn)，因而目前仍然沒(méi)有完全滿足監(jiān)測(cè)需要的技術(shù)方法。為了滿足當(dāng)前水土保持學(xué)科發(fā)展和水土流失防治的迫切需求，建議以下面兩點(diǎn)為重點(diǎn)研究目標(biāo)：

(1)融合土壤侵蝕實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、精密傳感技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，創(chuàng)建能夠?qū)π×饔驈搅髁魉賹?shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確測(cè)量的系統(tǒng)，為小流域徑流流速的多點(diǎn)位動(dòng)態(tài)測(cè)量提供新的監(jiān)測(cè)方法，揭示過(guò)流斷面徑流流速和徑流量的時(shí)空異質(zhì)性，促進(jìn)水土保持學(xué)科實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，以深化和支撐土壤侵蝕過(guò)程、機(jī)理、預(yù)報(bào)、防治等水土保持科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐。

(2)以獲取徑流流速和徑流量變化過(guò)程數(shù)據(jù)為核心，研制適用于小流域斷面徑流流速的實(shí)時(shí)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)斷面徑流量的精準(zhǔn)計(jì)算，并開(kāi)發(fā)“互聯(lián)網(wǎng)+”框架下的徑流流速監(jiān)測(cè)儀-監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理的信息化應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸、異地訪問(wèn)、多點(diǎn)數(shù)據(jù)分析、可視化呈現(xiàn)，以及儀器設(shè)備的遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控，為徑流監(jiān)測(cè)、水文管理提供信息化的管理平臺(tái)，以填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外徑流流速測(cè)量?jī)x器設(shè)備的空白，提高水土保持監(jiān)測(cè)設(shè)備研發(fā)水平，引領(lǐng)和培育水土流失監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備行業(yè)和企業(yè)的發(fā)展。