甘肃省酒泉水文水资源勘测局 735100
摘要：近几年，我国经济得到了快速发展，人们对水文信息的质量也提出了更高的要求。目前，人们对水文的观测项目不断增多，在实际作业中，也加强了对相应的内容的研究与分析。
关键词：新仪器(ADCP) ；中小河流；应用
1 水文测量仪器设备
随着科技的快速发展，以及人们对水文测量仪器设备研究都不算深入，出现了大量的新型测量仪器设备，例如，目前常见的仪器有数光学流速仪、超声波流速仪等，这些仪器在具体应用过程中与传统的水文测量仪相比，最为显著的特点就是，就是实际测量过程中的精准度得到显著提升，并且，在应用时能够适当对微电脑芯片和计算机进行借用，这也就使测量仪器的功能得到了合理拓展，同时，也提高了水文测量仪器在应用期间的自动化程度，能够更好地完成相应的测量作业，满足水文行业的发展需求[1] 。但是，从实际发展情况来看，近几年，我国水文监测和遥测传感领域中都出现了许多不同类型的水文仪器设备，这在促进水文行业发展的同时，也使具体作业期间应用的测量仪器的设备变得更加多样化，导致具体应用设备会出现技术薄弱，未形成合理测试计量体系的情况，这需要引起相关作人员的注意。
2 测量技术的特点
2.1 动态测试
现代水文仪器的设计理念与传统的水文仪器相比发生了较大改变。测试计量并非是评定产品最终质的重要手段，其更重要的是为产品的具体设计，以及相应的制造提供服务，从而确保最终设计好制造的产品的质量的指标和参数都可以满足应用的需求，保证产品设计制造和检测手段能够合理结合。
可见，要想让测试计量技术由传统的非现场产品测试进入到现场中，合理的参与到制造水文仪器设备的制造中，在设计作业期间，必须要对各个环节进行追踪分析，通过动态的方式完成现场的控制测试，这才是进行测试计量的最终目标[2] 。
2.2 广泛应用开发平台
近几年，我国计算机技术得到了飞速发展，这对水文测量器的分析和生产都造成了一定影响，同时，具体研究内容不断更新，测试计量技术的水平和科技含量都会增多。计算机技术的广泛应用，导致流速仪检定系统发生了本质性的改变，具体变化情况如表1所示
表1 流速仪检定系统的改变
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从目前我国水文行业的测试计量技术情况来看，在实际问题分析期间，应当具有前瞻眼光，应适当考虑未来技术和科技的具体发展趋势，不断提高对测量技术和方法的研究，通过对计算机为基础的开展平台的应用，实现具有多功能综合测试计量系统技术的研发，从而为各种先进仪器的应用，以及日后的发展提供有利的支持。
2.3 测量信息多元化
传统测试量值信息内容相对来说比较单一，但是现代测量值信息则变得更加多元化，在实际测量期间，包含的测量值较多，因此，在问题分析时吗，要针对如何对被测量值进行解决进行分析，开发多元化测量信息融合目标后的新研究目标，完成相应的测量工作。
3 ADCP流量测量原理
与传统的人工船测，桥测，缆道测量，和涉水测量的基本原理一样：在测流断面上布设多条垂线，在每条垂线处测量水深并测量多点的流速从而得到垂线平均流速，但ADCP所测的垂线可以很多，每条垂线上的测点也很多。ADCP实际上应是一个包括：(1)ADCP换能器(4个探头)；(2)操作软件系统；(3)计算机及连接设备等3个主要部分组成。利用声学原理，ADCP向水体发射一个(一对或一组)声脉冲，这些声脉冲碰到水体中悬浮的且随水体运动的微粒后产生反射波，并记录发射波与反射波之间的频率改变，这个频率改变即称多普勒频移，可据此计算出水流相对于ADCP的速度。同时，还向河底发射底跟踪声脉冲，测出ADCP安装平台(测船)的运动速度以及水深，然后将水流相对速度扣除船速得到水流的绝对速度。声学多普勒移则由下式确定：
Fd=2Fs(V/S)
式中，Fd为学多普勒频移；Fs为发射波频率；V为颗粒物沿声束方向的移动速度；C为声波在水中的传播速度。
目前，针对水体流速测量，ADCP主要包含定点式、走航式两种测量方式，定点式测量是在水流固定点上安装ADCP，例如水面桥墩，利用ADCP测量水体，因仪器在固定一点上测量数值，所以，测定水体所得数值为真实值，可直接用就于数据处理。而走航式测量将ADCP在移动状态下测量数据，所以测量数据是一种以船体作为参照物的相对测定值。
4 ADCP在水文测验中的应用
水文仪器设备的具体应用与具体测试计量问题间的差距是无法避免的，但是，工作人员在具体作为期间，应当分析计算机同步发展现况，对仪器设备制造技术与设备制造的开发和融合能够有一个明确的认识，适当引进国外先进的各项技术，从而使我国水文仪器设备和测试计量技术的快速发展提供强有力的支持，促进整个行业的发展。
针对水文监测而言，ADCP可准确测定水流流速、水流截面流速，可估算测定岸边的水体流速。
对中小河流展开水文测验时，首先ADCP发射固定频率数值的声脉冲到水体，声脉冲通过与水体悬浮物发生碰撞，接着ADCP接收反射波，对声脉冲原频率与反射波频率差值进行计算，利用ADCP方程式进行计算，获得水体流速。计算公式为：
V=1000×Fd（C/2Fs Cos(A)）
式中，V为水流速度；C为ADCP换能器表面处的声速；Fs为ADCP发射的声波频率；A为波束方向与流速方向的夹角；Fd为多普勒频移。
Q=su•ξds
采用ADCP进行流量测验，是遵从“流速-面积法”，计算公式为：
ds=|Vb|•dz•dt
式中：Q为流量；s为河流某断面部分面积；u为河流断面某点处流速矢量；ξ为作业船航迹上的单位法线矢量；ds为河流断面上面积微元，由下式确定：
式中：dz为垂向长度微元，z自河底起算；
dt为时间微元；
Vb为船速矢量；
｜Vb｜为作业船速度（沿航迹）。
实际水文测验工作中，许多因素均会干扰声脉冲频率，引起反射声脉冲频率发生波动，引起测定水流流速出现失真。测定中小河流流量时，因水文运动导致水体变化，对ADCP测定水流流量造成影响。中小河流的洪峰时期，因水体出现较大的强烈运动，水底所沉积泥沙，随着水体运动发生翻腾，许多泥沙运动影响了声波换能器手机反射的声脉冲，导致脉冲频率不能够得到准确测定。为解决水文测验时ADCP遇到问题，应仔细挑选测定地点，选取稳定的流速水体，展开声脉冲频率测定，确保脉冲频率能够最大范围防止外界干扰，提高声脉冲测量准确度。在检测ADCP必将使数据精度更加准确，数据测量范围更加广泛，从而达到世界水文检测的测定数据需求。
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图1 ADCP的优点
3 ADCP的优点
ADCP的优点如图1所示。
5 结语
ADCP是水流流量测定最为科学、最为先进的水体检测是设备，可有效节省人力测量，提高水文测验数据精确性，通过利用ADCP测验不同河段的水流流速，可使河流检验得到有效简化，有利于提升河流资料整合，与传统剖面流速测验技术对比，ADCP测量方式更为方便、快捷，可确保较高的测量精度，可使河道水流的信息，数据准确度得到有效提高，这将强有力地推动着水文测验信息化的发展，但仍有一些方面有待完善，如底沙运动，外界磁场干扰以及测量盲区等问题的存在，仍需在技术上寻求进一步的突破。
参考文献
[1]罗俐雅，董家根，司存友.江苏省中小河流预警指标确定方法研究[J].治淮，2017(9)：11-12.
[2]陈洋波，覃建明，王幻宇，等.基于流溪河模型的中小河流洪水预报方法[J].水利水电技术，2017(7)：12-19.