阅读说明：本技术 一种适用于超低流速条件下的走航式adcp河流流量测验方法 (Walking type ADCP river flow testing method suitable for ultralow flow speed condition ) 是由 梅军亚 周波 赵昕 张莉 陈超 胡立 张生稳 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于超低流速条件下的走航式ADCP河流流量测验方法,包括：布设多条垂线,每条垂线上布设多个测点；将ADCP从断面的一岸运行至另一岸,记录岸别,并采用正常船速运行至相应垂线处开始测流；测船停在每条测速垂线,通过ADCP直接测量垂线的平均流速,并记录测速开始、结束时间；利用流速面积法计算断面流量。本发明的走停法ADCP流量测验方法采用1次测流即可完成流量测验,工作量小,精度可靠；可解决在超低流速条件下采用走航式ADCP测流工作量大、精度不高的技术难题,为超低流速下河流流量的测验提供解决方案。(The invention discloses a sailing type ADCP river flow testing method suitable for an ultralow flow speed condition, which comprises the following steps: laying a plurality of vertical lines, and laying a plurality of measuring points on each vertical line; the method comprises the following steps of (1) running the ADCP from one bank to the other bank of a section, recording the bank difference, and starting flow measurement when the ADCP runs to a corresponding vertical line at a normal ship speed; the ship is stopped at each speed measuring vertical line, the average flow speed of the vertical line is directly measured through the ADCP, and the starting time and the ending time of the speed measurement are recorded; and calculating the cross-section flow by using a flow velocity area method. The ADCP flow test method adopting the stop-and-go method can complete the flow test by adopting 1-time flow measurement, and has small workload and reliable precision; the technical problems of large workload and low precision of the sailing ADCP flow measurement under the condition of the ultra-low flow velocity can be solved, and a solution is provided for the river flow test under the ultra-low flow velocity.)

一种适用于超低流速条件下的走航式ADCP河流流量测验方法

技术领域

本发明涉及河流流量测验技术领域，具体涉及一种适用于超低流速条件下的走航式ADCP河流流量测验方法。

背景技术

河流流量是水文测验最重要的要素之一，随着技术的进步，走航式ADCP(声学多普勒流速剖面仪)法已成为水文行业流量测验的主要手段之一。该方法具有自动化水平高、时效性强的优点。

为了保证测验精度，测验过程中需将船速V_b与水流平均流速V_W(以下简称船速比)保持相当，当船速小于流速时精度更高。现行技术标准《声学多普勒流量测验规范》(SL337-2006)规定，ADCP测流应开展2个往返测量(共4次)，各单次流量与4次流量均值的相对误差均不大于5％时，将该均值作为测验成果，若不满足此要求应重测。

在库区等大水深、小流速的水体中，传统机械式流速仪因流速太低无法达到其启动流速，或垂线流速流向分布复杂等因素导致其无法使用，利用ADCP测流技术可克服上述技术困难。但由于水流十分缓慢，流态十分复杂，ADCP每次测流成果也不稳定，变化很大。为了满足《声学多普勒流量测验规范》(SL337-2006)规定的4个单次流量与平均流量相对误差均不大于5％的要求，水文测验人员需要在同一断面来来往往反复多次测流(以下简称“反复测流法”)，并在多次测流成果中采用“试错法”挑选满足精度要求的4次流量，将挑选的4次流量平均值作为测流成果。

反复测流法有两点不足：

1、工作量很大：由于反复测流法需在断面重复多次测验，需要耗费大量时间；比如对于一个河宽为200米的断面，在正常水流条件下测流只需1个小时；采用反复测流法，测流时间需3～4小时，最长需要8小时。

2、精度不可靠：ADCP流量理论上要求船速比k≤1，在实际应用中船速普遍大于流速，要完全做到船速比流速小比较困难，但要将船速比控制在一定的范围内，工程应用表明k≤5时测流精度可满足要求。在超低流速(流速0.002～0.005m/s)时，船速控制在0.1m/s时，其船速比k＝20～50，远远不能满足k≤5的要求，更无法满足k≤1的要求，导致ADCP测流不确定度很大，测流精度无法满足规范要求。因此，即便挑选了4次满足精度要求的流量，本质上其精度也是不可靠的。

综上，采用现有技术在超低流速下进行河流流量测验是十分困难的。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种适用于超低流速条件下的走航式ADCP河流流量测验方法。

本发明公开了一种适用于超低流速条件下的走航式ADCP河流流量测验方法，包括：

布设多条垂线，每条垂线上布设多个测点；

将ADCP从断面的一岸运行至另一岸，记录岸别，并采用正常船速运行至相应垂线处开始测流；

测船停在该测速垂线，通过ADCP直接测量垂线的平均流速，并记录测速开始、结束时间；

利用流速面积法计算断面流量。

作为本发明的进一步改进，按照《河流流量测验规范》的要求，选择测速垂线条数m，每条垂线测验历时Δt。

作为本发明的进一步改进，所述测速开始、结束时间之间的时间段不小于要求的测验历时Δt。

作为本发明的进一步改进，还包括：

重复上述步骤，完成断面m条垂线流速的测量；

在ADCP测流数据文件中提取各垂线的流速，并将其测验时段的流速平均作为垂线平均流速，利用流速面积法计算断面流量。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的走停法ADCP流量测验方法采用1次测流即可完成流量测验，工作量小，精度可靠；可解决在超低流速条件下采用走航式ADCP测流工作量大、精度不高的技术难题，为超低流速下河流流量的测验提供解决方案。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的适用于超低流速条件下的走航式ADCP河流流量测验方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

本发明的目的是在利用现有测验设施与装备的前提下，提供一种适用于超低流速条件下的走航式ADCP河流流量测验方法，用于解决在超低流速条件下采用走航式ADCP测流工作量大、精度不高的技术难题，为超低流速下河流流量的测验提供解决方案。

本发明走停法ADCP流量测验方法的原理为：

本发明“走停法”是将传统测流方法与ADCP测流技术优势相结合的一种适用于超低流速下的流量测验方法；传统测流法布设多条垂线，并在每条垂线上布设多个测点，在测点上利用机械式流速仪采集一定时段的流速，最后利用流速面积法求得流量。“走停法”流量测验原理是利用ADCP替换机械式流速仪，直接测量垂线平均流速，最终计算断面流量；由于ADCP测速工作原理所限，在不设定流向时，其测速垂线剖面无法分辨正负流向，需人为地设定流向。“走停法”中的“走”是将ADCP从一岸运行至另一岸，用于显式地给ADCP测速设定正负流向；“停”是在相应的测速垂线上直接测量垂线平均流速；最后利用传统流量计算方法计算断面流量。

为实现上述目的，如图1所示，基于上述原理，本发明适用于超低流速条件下的走航式ADCP河流流量测验方法，包括：

步骤1、选择测验方案：布设多条垂线，每条垂线上布设多个测点，垂线上设置ADCP；其中，

按照《河流流量测验规范》(GB 50179-2015)的要求，根据本站特性选择测验方案，选择测速垂线条数m、每条垂线测验历时Δt；

步骤2、“走”定流向：将ADCP从断面的一岸运行至另一岸，给ADCP测速设定正负流向；记录岸别，并采用正常船速运行至相应垂线处开始测流；

步骤3、“停”测流速：测船停在该测速垂线，通过ADCP直接测量垂线的平均流速，并记录测速开始、结束时间；其中，

测速开始、结束时间之间的时间段不小于要求的测验历时Δt。

步骤4、多垂线测验：重复步骤2、3，完成断面m条垂线流速的测量；

步骤5、断面流量计算：利用传统法(流速面积法)计算断面流量；其中，

在ADCP测流数据文件中提取各垂线的流速，并将其测验时段的流速平均作为垂线平均流速，利用传统法流量计算程序完成断面流量计算；

步骤6、成果检查：按照相关的质量控制程序完成测验成果的检查。

本发明的优点为：

本发明的走停法ADCP流量测验方法按照《河流流量测验规范》(GB50179-2015)的要求控制精度，采用1次测流即可完成流量测验；工作量小，精度可靠。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。