水文測流技術(shù)方法與進展分析

（江蘇南水科技有限公司，江蘇南京市，210012）隆威

針對水文系統(tǒng)進行測流需要在斷面上安置測流設(shè)備，通過科學(xué)合理的測流方法來測出水斷面的流速，再同時根據(jù)相應(yīng)的水位以及六組來計算出水位面積關(guān)系，在這個基礎(chǔ)上就能夠計算出平均的水流流量。通過率定水位流量的測試，對率定水位流量關(guān)系還能夠推算出在不同時間段的流量。

1 我國水文測流的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 水文測流工作壓力較大

我國是一個領(lǐng)土大國，地域遼闊。因此在不同地區(qū)所建立的水文站點的數(shù)量都是極多的，而且分布面積較廣。隨著我國水文測流檢測技術(shù)的發(fā)展，水文測站的數(shù)量正處于一個持續(xù)性的提升中。但是在這種現(xiàn)狀下，相匹配的專業(yè)工作人員卻沒有得到擴充，使得同樣的人力需要用在更多的工作內(nèi)容上，這使得水文測流工作的壓力的變得越來越大。甚至一些水文測站常常沒有專人值班，水文測流設(shè)備也存在不足，常常多個站點輪換著使用同一套水文測流設(shè)備[1]。

1.2 水文測流工作易受影響

當前我國有相當一部分水文測站在開展測流工作時，往往還沿用傳統(tǒng)的測流方法，測流過程中很容易受到自然情況影響，例如河流的形態(tài)以及不同的水情等。有的水文測流站點斷面較為寬廣，無法開展傳統(tǒng)的水文纜道進行檢測，而另一種船載ADCP也并不適合流速較大的站點這導(dǎo)致當前所開展的水文測流工作很容易受到各類因素的影響，對于后續(xù)的水文監(jiān)測工作造成了一定的影響。

1.3 水文測流設(shè)備導(dǎo)致的問題

在水文系統(tǒng)遭受自然災(zāi)害后，針對水文情況無法切實有效的進行監(jiān)測。例如在洪澇災(zāi)害之后，水文監(jiān)測設(shè)備常常會出現(xiàn)損壞或丟失的情況，或水面漂浮物過多影響儀器進行測流工作。甚至自然災(zāi)害導(dǎo)致工作人員無法前往設(shè)備地點進行工作，這使得后期的水文監(jiān)測工作無法得到第一手資料，影響后續(xù)的監(jiān)測工作開展。

2 人工水文測流技術(shù)

2.1 流速儀測流技術(shù)

流速儀測流技術(shù)是當前水文測流技術(shù)中一種較為常見的測流方法，通常是由監(jiān)測船或纜道為輔助基礎(chǔ)，開展水文測流工作。這種測流技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了多年的發(fā)展，是一種成熟的測流技術(shù)，而且測流得出的數(shù)據(jù)精準度較高，并且無需額外增加檢測設(shè)備，它也是我國主要的水文測流技術(shù)之一。但是這種測流技術(shù)需要在同條力量上選取多個測流點位，測量時間也較長，無法開展實時測流或在線測流。這使得流速儀測流技術(shù)在適用程度上存在一定的不足[1]。

2.2 多普勒水流剖面儀測流技術(shù)

多普勒水流剖面儀是一種可移動式的測流設(shè)備，這種測流設(shè)備的使用場景豐富，測流準確程度較高，測流時間成本低，多普勒水流剖面儀測流技術(shù)能夠在單次測流中準確檢測當前測試水域的斷面、深度以及流速。因此我國水文部門已經(jīng)逐漸開展普及并發(fā)展這種測流技術(shù)，用在江河湖等具有固定斷面的水流檢測工作中。

3 全自動水文測流技術(shù)

3.1 聲學(xué)多普勒橫向流量測流技術(shù)

該種測流技術(shù)的傳感器一般安置在水域的岸邊，通過水平或斜面發(fā)射波束來對整個水體的寬度進行覆蓋，通過這種方式能夠?qū)崟r測量水層流速。這種水文測流技術(shù)通過安裝在水面下的傳感器探頭來向?qū)Π栋l(fā)射超聲波，在這個過程中遇到水中的懸浮物會進行反射，通過對這部分被反射的聲波進行接受來分析流速的不同。此外，通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集儀來可以將流速測量傳感器所回傳的數(shù)據(jù)與信息利用指標流速法進行計算，能夠直接得出當前的水文流量，這種測流方式的適應(yīng)程度更加豐富。

3.2 基于垂向ADCP測流方案

該種測量方法以曼寧公式作為基礎(chǔ)，通過水力學(xué)來進行切入，通過之間的比之關(guān)系來提升測流精度。這種測流方式是將測流傳感器安裝在水域的岸邊，通過對一層的流速來進行計算，此類技術(shù)的安裝測定方式都較為簡單方便，能夠適用于中小河流斷面流量自動測量工作中，而對于水位情況起伏較大的斷面需要額外安裝一個自動升降的裝置，通過這種方式來可以檢測效率。此外，在開展升學(xué)多普勒垂向代表線測量技術(shù)時，還需要滿足相應(yīng)的要求，例如斷面寬深比小于15∶1，流態(tài)穩(wěn)定等要求[3]。

4 無人機雷達水文測流技術(shù)

4.1 無人機水文測流系統(tǒng)的組成

無人機技術(shù)近年來發(fā)展迅猛，當前已經(jīng)逐漸應(yīng)用在水文檢測的工作領(lǐng)域中。以無人機技術(shù)為基礎(chǔ)的水文測流系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成，分別是雷達測速儀、高清攝像頭以及計算機等其他輔助設(shè)備。通過無人機裝載雷達測速儀能夠?qū)λ驍嗝孢M行垂線測流，在測流過程中并不會與水體直接接觸，然后通過流速數(shù)據(jù)來轉(zhuǎn)入計算機中進行智能分析。在這個過程中高清攝像頭還能實時進行記錄，能夠幫助測流工作人員及時掌握當前的情況與周邊的環(huán)境，充分保障測流工作的順利開展。

4.2 無人機水文測流系統(tǒng)的價值

無人機水文測流系統(tǒng)能夠通過操作人員遠程控制對水域進行測流工作，不僅能夠充分節(jié)省時間與人力物力成本，還能適應(yīng)各式各樣的地理環(huán)境，通過這種方式能夠加強數(shù)量眾多的河流站點的測流工作效果，提升對水文資料的收集程度。此外，通過無人機水文測流系統(tǒng)還能在發(fā)生自然災(zāi)害后及時開展水文調(diào)查。總而言之，這種測流方式不僅能夠提升工作效率，還能降低人力成本，能夠遠程開展水文測驗工作，達到工作人員不方便前往的地點去進行觀測，具有極為豐富的價值[4]。

4.3 無人機系統(tǒng)測流系統(tǒng)的發(fā)展

無人機技術(shù)的發(fā)展使得水文測流系統(tǒng)也有著極大的發(fā)展空間。在未來，可以針對無人機的掛載系統(tǒng)進行升級，通過改造后能夠更好的提升觀測過程中的穩(wěn)定性。還可以加強傳輸方式的便捷性，拓寬信息傳播通道，提升數(shù)據(jù)傳輸效率。還可以研發(fā)自動觀測軟件，設(shè)定無人機的自動航線，自動將檢測到的數(shù)據(jù)進行回傳，形成全面的水文測流成果。

5 結(jié)語

綜上所述，通過對當前常見的水文測流技術(shù)方法進行分析與討論，能夠發(fā)現(xiàn)每種測流方法都有著自身的獨特之處，對于不同的檢測情況都有著不同的應(yīng)對優(yōu)勢。其中，新型的多普勒流速剖面儀與無人機雷達檢測技術(shù)為我國水文流量的監(jiān)測工作提供了更優(yōu)質(zhì)的檢測手段。在未來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，更全面更精準的測流技術(shù)將會被研發(fā)出來，這對于今后的流量測量中有著極為重要的促進作用。