周沛勇

摘要:聲學多普勒流速儀 (H- ADCP) 在應用過程中必須要解決一些特定的技術問題。ADCP 的引進和應用, 是整個水利系統(tǒng)現(xiàn)代化建設進程的發(fā)展趨勢之一。通過分析研究H-ADCP與ADCP測流關系，可為建立適用社會主義市場經(jīng)濟要求的供水體系提供信息、計量及管理支持。充分發(fā)揮南水北調(diào)東線江蘇段工程系統(tǒng)的作用，使其成為經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要支持。

關鍵詞: H- ADCP; 測流; 技術; 分析

Abstract: acoustic doppler velocity apparatus (H-ADCP) in the application process must solve some specific technical problems. The introduction of ADCP and application, is the whole water conservancy system modernization process one of the development trend of. Through the analysis and research H-ADCP ADCP how relationship, can apply for establishing a socialist market economy requirements of the water supply system to provide information, measurement and management support. Give full play to the "south jiangsu section engineering system effect, make it a sustainable economic and social development of the important support.

Keywords: H-ADCP; How; Technology; analysis

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

0 前言

ADCP 是當前在我國逐漸興起的一種新型測流儀器, 具有操作方便、快速高效、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。通過ADCP所測流量與流速儀法所測流量比較，兩種測量方法所測流量的數(shù)值接近和過程吻合。 H-ADCP更為簡便, 易于操作, 而且可以在線實時監(jiān)測河流斷面的流速流量過程。所以ADCP所測流量可以代替流速儀法所測流量，對于水文的現(xiàn)代化和信息化而言, 意義重大, 也是整個水利系統(tǒng)現(xiàn)代化建設進程的發(fā)展趨勢之一。

1 測驗方法

從徐海路橋到隴海鐵路橋間近1400m,河道順直，斷面無變化，由于H-ADCP儀器測流斷面在水文站基下30m流速儀測流斷面上游150m，H-ADCP儀器測流斷面形狀和面積與基下30m流速儀測流斷面的形狀和面積通過測量基本上沒有變化，兩斷面間無支流及外水匯入，通過兩斷面流量可視為相等，利用測流纜道栓掛走航式ADCP儀器在基下30m流速儀測流斷面進行流量測驗，所測的流量代表H-ADCP斷面流量。

2 測驗成果

2.1水準測量

從國家水準點引測，按三等水準的要求進行往返測量，往返高差不符值控制在12 mm，水準高程取其往返測量平均值，基面采用廢黃河口高程。水尺零點高程采用四等水準測量，往返高差不符值控制在4 mm（n為往返平均儀器站數(shù)）。

2.2大斷面測量

大斷面岸上部分按照國家四等水準測量的標準進行，高差不符值控制在30 mm，水下部分按照不低于《水文普通測量規(guī)范》（SL58-93）大斷面的最少測深垂線數(shù)目要求，采用測深桿連續(xù)測深兩次，取其平均值推求斷面各點河底高程。

2.3誤差計算

2.3.1 ADCP與H-ADCP兩種儀器流量計算對照表，見表一

表一 ADCP流量與H-ADCP流量計算對照表

2.3.2相關分析：

兩種測驗手段流量相關計算見表二

表二兩種測驗儀器流量相關計算

由表二得知：n=19

Sxx= - ( ) =1814889.85-(3868.7)2/19=1027161.445

Syy= - ( ) =1425913.73-(3337.5)2/19=839655.5063

Sxy= - ( )( )=1606021.35-3868.7*3337.5/19=926453.6526

b1=Sxy/Sxx=926453.6526/1027161.445=0.902

b0=y-b1x＝176-0.902*204＝-7.999

所配y倚x的回歸方程為：y=0.902*x-7.999

X與y樣本協(xié)方差Mxy=1/n*Sxy=1/19*926453.6526=48760.7186

X樣本的均方差Sx=(Sxx/n)1/2=(1027161.445/19)1/2=232.5105

y樣本的均方差Sy=(Syy/n)1/2=(839655.5063/19)1/2=210.2199

相關系數(shù):

r=Sxy/(Sxx*Syy) 1/2=926453.6526/(1027161.445*839655.5063) 1/2=0.998

取顯著性水平α＝0.05。自由度ν＝n-2=19-2=17查相關系數(shù)檢驗表得rα/2＝0.451r>> rα/2 所以y與x線性關系顯著，回歸曲線的均方誤：△＝±Sy ＝±210.2199 ＝±13.3m3/s,通過對資料相關計算可知，相關系數(shù)r＝0.998，相關關系很好，可以用回歸方程計算H-ADCP流量對ADCP的流量（斷面實測流量）

點繪ADCP流量與H-ADCP流量相關曲線圖，見圖一，回歸曲線均方誤為±13.3m3/s，作兩條虛線，可以發(fā)現(xiàn)19個點中有15個點落在兩條虛線之內(nèi)，合格率達78.9％。

3 相關曲線檢驗

對相關線進行三種檢驗，參數(shù)計算見表三及檢驗成果

表三相關曲線檢驗參數(shù)計算表

n=19 ∑Pi=11.290.59 ∑Pi2=7835.3S=20.86

∑(Pi- )2=7828.6

3.1 符號檢驗

測點偏離曲線的正號個數(shù)K＝7.5（負號11.5個）測點總數(shù)n=19

統(tǒng)計量μ＝ ＝ =0.69

顯著性水平α取用0.25，查編印規(guī)范表（2.5.2-1）

查得相應臨界值μ1-α/2＝1.15因為μ＜μ1-α/2, 所以定線合理。

3.2適線檢驗：

由參數(shù)計算表三統(tǒng)計可知，符號變換次數(shù)K=10而 k>0.5(n-1)=0.5*(19-1)=8 此線免做此項檢驗,所以定線合理。

3.3偏離數(shù)值檢驗

由表三可知S=20.86

所以S = = 4.78 t= = =0.12

顯著性水平α取用0.20，查表得t1-α/2=1.334

因為 t＜t1-α/2 所以定線合理

3.3ADCP流量與H-ADCP流量關系測點標準差計算：

Se=［ ］ = = =21.47

3.4成果評定

通過三種檢驗，相關線定線合理，測點標準差為Se=21.47%，隨機不確定度,隨機不確定度偏大是由于小流量河道行船影響造成的，系統(tǒng)誤差;通過以上參數(shù)及誤差得分析計算，可以看出，H-ADCP儀器可以作為一種流量實時監(jiān)測的長期駐守或巡測斷面的流量監(jiān)測手段;尤其是在不通航的河流上使用效果更佳。

4結論

4.1率定成果在流量小于700m3/s的情況下，可以使用本率定成果

4.2存在問題：

⑴所依據(jù)的分析資料系列短。

⑵流量資料還沒有能夠超出以前實測最大流量值。

⑶河流小流量的監(jiān)測受河道通航行船的影響很大，大流量較小。

⑷纜道運行速度慢，河道行船多，對走航式ADCP運行帶來很大威脅。

4.3建議

⑴限于以上問題，建議在河道行船少甚至沒有的情況下進行率定。

⑵限于資料系列短，流量最大值不足的情況，以后還應繼續(xù)對較大洪水特別是特大洪水進行比測率定，以便更精確地找出兩種測驗方法流量間得關系。

參考文獻：

《水文普通測量規(guī)范》（SL 58-93）

《水位觀測標準》（GBJ 138-90）

《河流流量測驗規(guī)范》（GB 50179-93）

《聲學多普勒流量測驗規(guī)范》（SL 337-2006）

《水文巡測規(guī)范》（SL 195-97）

《水文纜道測驗規(guī)范》（SD 121-84）

《水文資料整編規(guī)范》（SL 247-1999）

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。