水平式ADCP在河流流量在线监测中的应用

随着科技的快速发展，水文测报能力和水文信息服务能力日渐提升。传统的河流流量测验方式存在流量推求滞后、自动化程度不高等方面的问题，难以满足社会对水资源监控的要求。
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水平式声学多普勒流速剖面仪（ADCP）利用声学多普勒频移中的物理原理，对河流流速、流量进行在线实时监测。近期，应用户需求，海鹰采用RIV水平式ADCP（下称 RIV-H ADCP）对浙江省某水文站进行在线监测。水平式ADCP通常长期固定安装于水文站某一站位，流量数据可以通过传输系统传到任何地点，具有在线监测、无人值守等优点。

一、测站及测验断面情况

所测水文站警戒水位13.2米，保证水位15.7米，历史最高水位18.77米，近十年较高水位17.12米。所测水文站监测要素全面，包括水位、流量、泥沙、水文、降水、蒸发、墒情等项目，为研究钱塘江上游水雨时空分布，流域水资源集约节约利用与保护、流域防灾减灾等发挥了显著作用。测验河段顺直段为2.2公里，北21度流向，水文站测点位于距顺直河段上游起点0.75公里右岸，下游1.45公里后河道转为东南155度流向。

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▲水文站位置示意图（红星标注）

二、安装设备介绍

2.1 RIV H-600K水平ADCP简介

RIV H系列ADCP（水平式）是中国科学院声学研究所研发，中船海鹰加科公司生产的用于河流和明渠流速、流量实时监测的固定式声学多普勒流量自动测流系统。RIV H系列ADCP（水平式）通过测量水层横向流速分布，建立代表流速与断面平均流速的关系，进而推求流量，实现自动化在线实时测量。使用电缆与电脑连接即可以作为一个独立的流速、流量实时监测系统。RIV H系列ADCP（水平式）也可以与其它仪器和设备集成为水质、水位、气象、水量等遥测站。

▲600KHz水平式ADCP

2.2 海讯智能互联系统（RTU）

海讯智能互联系统是一种远端测控单元装置，负责对野外现场各项数据（气象、海洋水文、水文水利、地质等）的监测和控制。与常用的可编程控制器PLC相比，系列智能遥测终端通常要具有优良的通讯能力和更大的存储容量，适用于更恶劣的温度和湿度环境，提供更多的计算功能。正是由于系列智能遥测终端完善的功能，使得系列智能遥测终端产品在水文和水利项目中得到了广泛应用。

▲RTU系统
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三、设备安装

3.1基本断面信息

H-ADCP安装于基本断面下游约30m处（第三个安装杆位），换能器安装于河段右岸河堤斜轨。

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▲安装现场

斜杆处于河堤斜坡处，地形为浅滩，高程较高，下游水库放水后斜杆会露出江面。（询问得知需下方水库检修才会造成此现状，近三年仅有一次）

▲正常水深状态下，斜轨拉杆的出水部分

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▲箭头处为安装断面H-ADCP位置

3.2安装

斜轨安装板原有孔距为正方形14cm，设备实际孔距为正方形13.5cm，与水文站领导协商后按实际孔距钻孔后安装。斜轨安装于河堤，斜角角度为28度，将安装板调整为60度入水，设备线缆由拉杆下方右侧孔道穿入，由于线缆有部分向上露出安装支架，在线缆插头和设备固定板之间缠绕多圈胶带防止插头被意外拉出，其余部分由扎带固定于安装板上。

▲安装现场图

线缆河堤部分套于PVC波形管内，用扎带系于河堤灯线管道下方。接线完成后，目前RTU暂时放于1楼配电间，平台数据接收正常。

▲安装示意图

该项目使用了海鹰RIV-H型水平式声学多普勒流速剖面仪，安装于水文站用于在线测流，并开展了后续比测和率定工作。通过对率定成果进行分析，表明流速-断面平均流速关系通过了各项检验，其精度较高，各项精度指标达到了相关规范要求，可切实解决该水文站的流量测验问题。率定工作可为类似河道水情实时监测提供一定的借鉴。

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