走航式ADCP使用方法和注意事項

□劉學勇（河南省新鄉水文水資源勘測局）

1 ADCP測流原理

ADCP突破傳統機械轉動為基礎的傳感流速儀，是用聲波換能器作傳感器。ADCP換能器（換能器即是發射器又是接收器）發射出一定的頻率的脈沖，該脈沖碰到水體中不均勻分布的懸移物質后產生后向散射回波信號，該信號為換能器所接收。由于懸浮物質隨水流漂移，使該回波信號頻率與發射頻率之間產生一個頻差，即多普勒頻移，根據這一頻移大小和正負，即計算出流速和流向。ADCP操作軟件界面能直觀顯示斷面的流速剖面、水深剖面、垂線瞬時流速、行程流量，具有測速范圍大、測驗歷時短、分辨率高、精度好、資料完整等優點。

2 安裝和自檢

2.1 設備安裝連接

安裝ADCP設備時應輕拿輕放,注意保護換能器，嚴禁碰撞、劃痕。ADCP配有4個換能器，側面標示為3的換能器對向三體船尾方向，上緊螺絲。換能器和連接線涂抹硅膠防水防沙。筆記本與連接線串口連接好，接通電源和天線。電源線正負極嚴禁接反。目前筆記本大部分無專用九針串口，可用USB接口擴展。

2.2 自檢

運行BBtalk超級終端軟件，利用既定指令喚醒ADCP,對ADCP類型、COM串口、通訊參數、波特率等系列問題診斷。一般下水前都應進行自檢，以檢驗ADCP設備是否良好。自檢約需5-6min，如遇突發洪水情況，確定ADCP運行正常，為爭取時間可不自檢直接下水測驗。注意：無線測流時波特率設定為115200，有線測流時波特率設定為9600；計算機COM串口如有多個供選擇，可右鍵“我的電腦”屬性，設備管理器中端口項查詢所連接的端口。

3 ADCP測量參數設置

運行軟件WinRiverII，根據測量向導設置命令，命令分固定命令、向導命令和用戶命令。固定命令是ADCP固有命令不能修改操作；向導命令是執行此前配置向導后產生的命令；用戶命令是用戶自行輸入的命令。對某一河道斷面來說，向導命令和用戶命令配置是否合適，直接決定斷面水深、流速、流量測驗的精度。向導命令主要參數設置如下：換能器入水深度（m）設為0.06；磁偏角設20。；最大水深（m）、最大流速（m/s）、最大船速（m/s）應根據河流情況初步估計，估計后設置最大船速一定要小于最大流速。如確實估計有困難，可以用ADCP先預測，從試測數據可以查得；底跟蹤模式設置為5；水跟蹤模式常用兩種：一是模式1，適合所有河流，最大測速20 m/s，單元尺寸范圍0.25～2.00 m，最大剖面深度20 m；模式11為極高分辨率模式，適合淺水低流速，最大測速3 m/s，單元尺寸范圍0.05～0.25 m，最大剖面深度4 m。參數設置不當直接影響流量精度，秦莊水文巡測站ADCP測量試驗中，始測時最大水深設為5 m,水跟蹤模式錯設為模式11，單元尺寸錯設為0.20 m，最大流速和船速正確設置，所測流量明顯比用傳統流速儀測得的流量偏小，原因是垂直分辨率損失，流速剖面不全，所以向導命令設置時包括最大水深等參數設置一定要和水跟蹤模式相一致。

用戶指令主要設置WP(水跟蹤脈沖采樣數目)、BP(底跟蹤脈沖采樣數目)、WS(深度單元尺寸)、WN(深度單元數目)、WF(盲區)。用戶命令WP和BP跟蹤次數設為4，深度單元WS設置要符合水跟蹤模式I單元尺寸（0.25～2.00 m）要求和模式II（0.05～0.25 m）要求；深度單元數目WN設置要符合深度單元尺WS×深度單元數目WN+2大于最大設置水深；本型號為零盲區型換能器，WF設為0.05 m。

4 下水測量

ADCP從河邊下水，運行測流軟件WinRiverII菜單開始發射，此時喚醒ADCP（會聽到嘀嘀的信號發射聲)，開始斷面測量，ADCP向對岸前進，出現有效單元層數≥2層時，ADCP停止前行，輸入岸邊距離，停10s繼續前行（主要是獲得用于計算岸邊流量的10個平均數據）；將至對岸有效單元層數≥2層時，結束測量，輸入岸邊距離，停10s即單次測量結束。對流量穩定的河流，至少要進行4次斷面流量測驗，取4次流量平均值做為實測的流量值。

5 使用注意事項

一是船速對流量精度影響較大，在測流過程中應根據河流流速狀況，控制船速(即ADCP移動速度)，岸邊船速低于中泓船速，但無論河岸邊還是河中泓，船速一定要低于相應的水流速。二是河流河底走沙嚴重，ADCP所測流速小于實際流速，所測流量小于實際流量。三是高含沙河流，含沙量影響到回波強度衰減快，造成底跟蹤和水深測量失效，會造成測流失敗。只有采用差分GPS測量船速，采用測深儀測量水深，ADCP操作軟件通常也可以采取和處理GPS和測深儀數據。四是ADCP換能器至少沒入水中8cm，如果水面有波浪，換能器要沒入水中更深一些（通過ADCP安裝支架上下調節），保證測量過程中換能器不露出水面或發生空蝕。五是ADCP換能器面不能壓在硬物上，不能長期受太陽照射；每次用完后要要清洗擦干ADCP表面。