舒 凱，楊金標(biāo)，張后來(lái)，王 震，李 偉

（國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院/南京南瑞集團(tuán)公司，南京210003）

0 引言

水平聲學(xué)多普勒流速剖面儀（H-ADCP）技術(shù)已引入我國(guó)二十余年［1，2］。相較于傳統(tǒng)流速儀法測(cè)流方式，該技術(shù)具有實(shí)時(shí)在線、測(cè)驗(yàn)頻次高等優(yōu)點(diǎn)［3］，可顯著提高水文測(cè)驗(yàn)工作效率。特別是在長(zhǎng)江中下游平原河網(wǎng)地區(qū)和沿海感潮河段，由于河網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜、河流上下游比降極小、流速緩慢［3］、感潮河段往復(fù)流以及受閘泵站等水利設(shè)施控制等因素影響，河道水位流量關(guān)系曲線無(wú)法率定。同時(shí)，傳統(tǒng)人工流速儀法測(cè)量方式由于一次測(cè)流耗時(shí)長(zhǎng)、測(cè)流頻次低、無(wú)法實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)等問(wèn)題，難以滿足水利部部長(zhǎng)鄂竟平在2019年全國(guó)水利工作會(huì)議上提出的“水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”的總體工作要求。因此，在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，H-ADCP 流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用，已成為水文流量測(cè)驗(yàn)的重要組成部分。

在H-ADCP 推廣應(yīng)用中，各單位結(jié)合測(cè)量河段水文特性，在站點(diǎn)建設(shè)選址、斷面測(cè)量校核、儀器設(shè)備安裝［2］、測(cè)流系統(tǒng)設(shè)計(jì)［4］、站點(diǎn)維護(hù)等方面，開(kāi)展了不同的側(cè)重研究，一定程度上保證了H-ADCP 流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，穩(wěn)定獲取高頻次流量數(shù)據(jù)，為流域水資源環(huán)境監(jiān)管提供重要支撐。

但與此同時(shí)，由于H-ADCP 流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)僅上報(bào)流量成果數(shù)據(jù)，在H-ADCP 自動(dòng)測(cè)流精度方面，存在許多干擾因素影響，如河道測(cè)流環(huán)境影響聲束正常收發(fā)、指標(biāo)流速代表性不足、比測(cè)率定不便等問(wèn)題，因此在測(cè)流精度及測(cè)流成果可信度方面仍有待提高。

本文對(duì)H-ADCP 測(cè)流原理及影響測(cè)流精度的幾個(gè)關(guān)鍵因素進(jìn)行分析，提出了一種基于國(guó)產(chǎn)測(cè)控平臺(tái)的高可信度H-AD?CP流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)和分析處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，為提高H-ADCP測(cè)流可信度做了有效探索，增加了H-ADCP 的使用價(jià)值和推廣意義。

1 測(cè)流關(guān)鍵因素分析

1.1 H-ADCP測(cè)流原理

H-ADCP 測(cè)流技術(shù)主要原理是利用聲波換能器做傳感器，向水中發(fā)射固定頻率的脈沖波，通過(guò)水體中不均勻分布的各類懸移顆粒反射，由換能器接收回波信號(hào)，經(jīng)測(cè)定多普勒頻移而測(cè)算顆粒的移動(dòng)速度，當(dāng)顆粒物小至一定程度后，可假定其移動(dòng)速度等同于水流速度，因此即可測(cè)得波束探測(cè)范圍內(nèi)的水流速度［5］，以此作為指標(biāo)流速，利用指標(biāo)流速和斷面平均流速的關(guān)系式（需比測(cè)率定）推算得到測(cè)流斷面平均流速，再乘以斷面面積，即可得到斷面流量。

H-ADCP測(cè)流安裝方式見(jiàn)圖1。

圖1 H-ADCP測(cè)流示意圖Fig.1 Diagram of flow measuring by H-ADCP

1.2 關(guān)鍵因素分析

根據(jù)H-ADCP 測(cè)流原理及在各地多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，影響其測(cè)流工作及精度的關(guān)鍵因素主要有以下幾方面：

1.2.1 單元流速異常

根據(jù)H-ADCP 測(cè)流原理，脈沖波的發(fā)射及回波信號(hào)接收是測(cè)定單元流速的基本方法。受外力破壞或支架形變影響，儀器設(shè)備安裝角度發(fā)生偏移，導(dǎo)致波束偏離設(shè)定方向，對(duì)單元流速測(cè)量造成影響，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致波束射向河底或水面以上，流速完全失真。

另一方面，受河道行船、水草、垃圾、漂浮物以及河道淤積等各種環(huán)境因素影響，回波強(qiáng)度受到干擾，導(dǎo)致單元流速異常，進(jìn)而影響測(cè)流精度。

當(dāng)測(cè)流斷面存在漩渦時(shí)，相鄰測(cè)流單元的流速大小和方向會(huì)發(fā)生驟變，這也會(huì)影響測(cè)流精度。

在常規(guī)測(cè)流系統(tǒng)中，僅反饋斷面平均流速和斷面流量，一般不對(duì)波束方向和回波強(qiáng)度進(jìn)行分析，無(wú)法判斷某次測(cè)流是否受到干擾，因此其測(cè)流精度和可信度無(wú)法得到保障。

1.2.2 指標(biāo)流速代表性不足

受河流水位漲落影響，沿海地區(qū)尤以感潮河段漲落最為頻繁，不同水位時(shí)，河道層流速分部有所區(qū)別，一般為河道剖面中上層流速較大，河底及兩岸流速較?。?］。若H-ADCP 固定安裝在某一高程，則在高水位時(shí)，僅能代表相對(duì)底層流速，低水位時(shí)又僅能代表相對(duì)上層流速，指標(biāo)流速代表性不足［7］。因此，水位落差較大的測(cè)站直接以固定安裝式H-ADCP 進(jìn)行測(cè)流時(shí)，初期的人工比測(cè)率定工作較為繁重［8］，往往需不同水位測(cè)量多組數(shù)據(jù)，且比對(duì)結(jié)果差異較大，定線困難，難以滿足三項(xiàng)檢驗(yàn)。

1.2.3 比測(cè)率定回歸分析工作困難

如前文所述，H-ADCP 自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)測(cè)得指標(biāo)流速后，需根據(jù)關(guān)系式轉(zhuǎn)換為斷面平均流速。其中人工測(cè)流和自動(dòng)測(cè)流的關(guān)系式需要進(jìn)行率定，擬合出最佳關(guān)系曲線，并進(jìn)行三項(xiàng)檢驗(yàn)，常用關(guān)系線有一元線性、二元線性、二元多次、冪函數(shù)等類型。在部分重要斷面，需要針對(duì)具體情況專題研究算法模型，用以率定滿足精度要求的關(guān)系曲線［9，10］。

一般流量比測(cè)率定工作模式為：從自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)中手工導(dǎo)出自動(dòng)測(cè)流數(shù)據(jù)，再和人工比測(cè)流量數(shù)據(jù)一起，以固定格式導(dǎo)入到專用定線工具軟件，進(jìn)行相關(guān)率定分析計(jì)算，得到定線結(jié)果，然后再將率定公式手工寫入到自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)中。

本文在自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)中，集成率定功能，無(wú)需將自動(dòng)測(cè)流數(shù)據(jù)導(dǎo)出，僅需將人工比測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入，即可在系統(tǒng)中完成定線工作，率定公式也無(wú)需手工寫入，可直接更新至系統(tǒng)，并可查閱歷史率定公式。

這種一體式設(shè)計(jì)，可以減少比測(cè)率定人工工作量，讓率定成果更加及時(shí)地用于自動(dòng)測(cè)驗(yàn)。

2 高可信度測(cè)流系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)上述測(cè)流關(guān)鍵因素分析，本文提出了一種基于國(guó)產(chǎn)測(cè)控平臺(tái)的高可信度H-ADCP 流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)和分析處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以提高測(cè)流精度和流量成果可信度。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于國(guó)產(chǎn)測(cè)控平臺(tái)的高可信度H-ADCP 流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 測(cè)流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of flow measuring system

該系統(tǒng)主要設(shè)備由IAC 國(guó)產(chǎn)測(cè)控平臺(tái)、H-ADCP、浮子水位計(jì)、自動(dòng)升降支架以及中心站計(jì)算機(jī)構(gòu)成。

其中，IAC國(guó)產(chǎn)測(cè)控平臺(tái)是測(cè)站端核心控制設(shè)備，可控制多個(gè)傳感器和伺服電機(jī)協(xié)同開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將相關(guān)測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算并上報(bào)中心站，同時(shí)具備報(bào)送測(cè)流原始數(shù)據(jù)（PD0）的功能。

一般H-ADCP 自帶壓力傳感器，可測(cè)量水深，但據(jù)經(jīng)驗(yàn)，其測(cè)量精度不足，因此需用浮子水位計(jì)測(cè)量實(shí)時(shí)水位。

自動(dòng)升降支架用于安裝H-ADCP 設(shè)備，主要由伺服電機(jī)、導(dǎo)軌和坦克鏈饋線組成，可實(shí)時(shí)控制和調(diào)整H-ADCP 安裝高程，使其基本維持0.6相對(duì)水深位置，提高指標(biāo)流速代表性。

H-ADCP 負(fù)責(zé)流速測(cè)驗(yàn)，并將指標(biāo)流速以及測(cè)流原始數(shù)據(jù)（PD0）反饋給測(cè)控平臺(tái)。

中心站分析展示平臺(tái)具備數(shù)據(jù)接收和處理、數(shù)據(jù)展示、告警提示、比測(cè)率定等功能，同時(shí)可進(jìn)行測(cè)流參數(shù)的遠(yuǎn)程讀取和設(shè)置。

2.2 測(cè)流流程

本系統(tǒng)測(cè)流流程見(jiàn)圖3。

圖3 測(cè)流流程Fig.3 Flow measurement steps

該系統(tǒng)測(cè)流指令由IAC國(guó)產(chǎn)測(cè)控平臺(tái)發(fā)出，流程如下：

（1）利用浮子水位計(jì)測(cè)量當(dāng)前水位，然后根據(jù)設(shè)置的水位級(jí)劃分，判斷是否需要調(diào)整H-ADCP高程。

（2）若需調(diào)整，則再向伺服電機(jī)發(fā)指令，調(diào)整高程，完畢后再進(jìn)行流速測(cè)驗(yàn)；若無(wú)需調(diào)整，則直接開(kāi)展流速測(cè)驗(yàn)。

（3）流速測(cè)驗(yàn)完成后，在測(cè)控平臺(tái)計(jì)算斷面流量，并和本次測(cè)驗(yàn)的PD0原始數(shù)據(jù)一并上報(bào)中心站。

（4）中心站在收到測(cè)流數(shù)據(jù)后，對(duì)原始數(shù)據(jù)開(kāi)展分析處理，對(duì)橫搖縱擺、回波強(qiáng)度、單元流速異常等進(jìn)行判斷。

（5）若數(shù)據(jù)有異常，則發(fā)出異常報(bào)警，并對(duì)當(dāng)次測(cè)量數(shù)據(jù)打標(biāo)記，以示異常；若數(shù)據(jù)正常，則直接展示。

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 測(cè)流原始數(shù)據(jù)分析

本系統(tǒng)在H-ADCP 流量測(cè)驗(yàn)中，通過(guò)PD0 數(shù)據(jù)包的解析，讀取橫搖縱擺、回波強(qiáng)度、單元流速等測(cè)流原始數(shù)據(jù)，并通過(guò)一定的算法進(jìn)行分析，判斷某次測(cè)量是否存在異常。

本系統(tǒng)從三方面進(jìn)行分析判斷，對(duì)測(cè)量異常情況進(jìn)行告警，對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，測(cè)流過(guò)程和流量計(jì)算全程可見(jiàn)，提高流量數(shù)據(jù)可信度。

3.1.1 橫搖縱擺異常識(shí)別與判斷

橫搖和縱擺是判斷H-ADCP 安裝角度的重要依據(jù)，當(dāng)橫搖和縱擺值超出某一范圍時(shí)，可認(rèn)定其角度發(fā)生異常。如受外力撞擊或測(cè)量時(shí)有大船經(jīng)過(guò)震動(dòng)較大等原因均可導(dǎo)致角度異常。一般設(shè)置判斷閾值為正負(fù)1°，超出該范圍即認(rèn)為角度已發(fā)生異常，需重新安裝并加固測(cè)流支架。這里的正負(fù)1°，是長(zhǎng)委下游局、太湖流域管理局等水文單位根據(jù)多使用經(jīng)驗(yàn)得出的值，不同測(cè)站可根據(jù)安裝支架樣式、測(cè)流環(huán)境等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3.1.2 回波強(qiáng)度異常識(shí)別與判斷

根據(jù)ADCP 測(cè)流基本原理，回波強(qiáng)度將隨距離的增加而逐漸減?。?］，若發(fā)生某一距離內(nèi)回波強(qiáng)度異常加強(qiáng)，則極有可能碰到了可以阻擋波束的障礙物，如行船、水草、固體漂浮物等。

回波強(qiáng)度異常識(shí)別的算法采用滑動(dòng)過(guò)程分析法：首先設(shè)定每組滑動(dòng)計(jì)算的回波點(diǎn)數(shù)n，以及回波強(qiáng)度差的閾值ΔS；然后從有效范圍起的第n個(gè)回波點(diǎn)起算，與該點(diǎn)之前的n-1 個(gè)回波點(diǎn)的強(qiáng)度進(jìn)行比較，若該點(diǎn)的回波強(qiáng)度比前n-1 個(gè)點(diǎn)中回波強(qiáng)度最小值之差大于ΔS，那么就認(rèn)為該點(diǎn)處存在回波強(qiáng)度異常，也就是聲束遮擋；然后滑到第n+1 個(gè)回波點(diǎn)，繼續(xù)和該點(diǎn)的前n-1 個(gè)回波點(diǎn)比較，是否存在聲束遮擋；再滑動(dòng)到n+2 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行分析，如此滑動(dòng)比較直至最后一個(gè)有效回波點(diǎn)。若從n開(kāi)始到有效范圍的最后一個(gè)回波點(diǎn)為止，均未發(fā)現(xiàn)聲束遮擋，則認(rèn)為本波束回波強(qiáng)度正常；若某次測(cè)流X向波束和Y向波束均正常，則認(rèn)為本次測(cè)流回波強(qiáng)度正常，無(wú)聲束遮擋。

這里的滑動(dòng)窗口大小需要根據(jù)每個(gè)測(cè)站實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，主要根據(jù)本站實(shí)際運(yùn)行中的回波強(qiáng)度過(guò)程線人工判斷，把人工判斷認(rèn)為異常的測(cè)次列出來(lái)，然后設(shè)定不同的滑動(dòng)窗口大小進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算判斷，看是否能夠準(zhǔn)確識(shí)別，取識(shí)別精度超過(guò)95%時(shí)的最小窗口大小進(jìn)行設(shè)置。因此每個(gè)站點(diǎn)窗口大小不相同，一般為測(cè)流總單元格的1/10～1/20，約5～10 個(gè)單元格即可達(dá)到較好效果，滿足自動(dòng)判斷要求。

經(jīng)驗(yàn)證，該算法既可敏銳識(shí)別聲束遮擋異常情況，又可有效過(guò)濾回波強(qiáng)度在合理范圍內(nèi)的小幅波動(dòng)，避免誤判。

當(dāng)判斷出某次測(cè)流有聲束遮擋時(shí)，還可以做進(jìn)一步分析，比如遮擋發(fā)生的大致方位，在ADCP 左前方3 m，或右前方20 m處發(fā)生疑似遮擋。

若某測(cè)站僅偶然發(fā)生聲束遮擋，則僅需將發(fā)生聲束遮擋的流量標(biāo)記異常即可，后續(xù)測(cè)流可自動(dòng)恢復(fù)；當(dāng)連續(xù)多次測(cè)流都在同一方位發(fā)生疑似遮擋，則認(rèn)為該測(cè)流斷面發(fā)生長(zhǎng)期遮擋，一般有船舶長(zhǎng)期?？?、河底泥沙淤泥、水草遮擋或者垃圾掛住等原因，需維護(hù)人員開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)作業(yè)。

太湖流域毗山閘站2019年6月起，回波強(qiáng)度連續(xù)異常，經(jīng)系統(tǒng)自動(dòng)分析，發(fā)現(xiàn)在H-ADCP 前方3 m 位置疑似發(fā)生長(zhǎng)期遮擋。7月3日，經(jīng)測(cè)站維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，確認(rèn)在該處發(fā)生河道淤積現(xiàn)象，經(jīng)清理后系統(tǒng)恢復(fù)正常。

回波強(qiáng)度異常分析見(jiàn)圖4。

圖4 回波強(qiáng)度異常分析圖Fig.4 Anomaly analysis chart of echo intensity

3.1.3 單元流速異常識(shí)別與判斷

一般測(cè)流河段均選取在流態(tài)相對(duì)穩(wěn)定的順直河段［6］，正常情況下，同一時(shí)刻，斷面中不同點(diǎn)的流向一般為同一流向，且相鄰單元的流速變化幅度不會(huì)很大。因此，利用單元流速變幅可初步判斷斷面是否存在紊流甚至漩渦情況，測(cè)流數(shù)據(jù)可疑。

本系統(tǒng)單元流速異常識(shí)別采用相鄰單元絕對(duì)值和相對(duì)值兩個(gè)方面的比較結(jié)果進(jìn)行綜合判斷，當(dāng)相鄰單元流速的絕對(duì)值變化幅度和相對(duì)值變化幅度均超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，則認(rèn)為本次測(cè)流單元流速異常，測(cè)流數(shù)據(jù)可疑。

比如相鄰單元流速為2 和2.5 m/s 時(shí)，絕對(duì)變幅為0.5 m/s，相對(duì)變幅為25%，認(rèn)為屬于正?，F(xiàn)象；但相鄰單元流速為+0.2和-0.3 m/s 時(shí)，絕對(duì)變幅也為0.5 m/s，相對(duì)變幅則超過(guò)了100%，則認(rèn)為屬于異常現(xiàn)象。

3.2 測(cè)流支架自動(dòng)升降

根據(jù)《GB 50179-2015 河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》［11］要求，在流速測(cè)量時(shí)，測(cè)流垂線上流速測(cè)驗(yàn)點(diǎn)位置應(yīng)根據(jù)水深分為一點(diǎn)法、二點(diǎn)法、三點(diǎn)法等不同測(cè)點(diǎn)數(shù)，其中，暢流期一點(diǎn)法相對(duì)水深位置推薦為0.6 m。而H-ADCP 測(cè)流時(shí)，一般僅測(cè)量一個(gè)水深平面，因此，為確保精度，H-ADCP 盡量也要在0.6 m 相對(duì)水深位置。

在常規(guī)H-ADCP 測(cè)流系統(tǒng)中，設(shè)備安裝高程固定不變，在不同水位漲落情況下，其處在的相對(duì)水深位置無(wú)法保證在0.6 m附近，水位高時(shí)設(shè)備處在底層，水位低時(shí)設(shè)備處在水面附近，導(dǎo)致流速代表性不足，給比測(cè)率定工作帶來(lái)困難，往往難以擬合出滿足規(guī)范要求的關(guān)系線。

本系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前水位，利用伺服電機(jī)，自動(dòng)升降H-ADCP位置，使其保持在較為理想的0.6 m 深度附近，使其流速更具代表性，也更利于比測(cè)率定。

為避免伺服電機(jī)頻繁運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致的誤差累積，本系統(tǒng)對(duì)高程進(jìn)行等級(jí)劃分，比如以0.5 m 為一級(jí)，當(dāng)水位在0.5 m 范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，ADCP高程不做調(diào)整，超出范圍，再調(diào)整至下一級(jí)。

3.3 流量比測(cè)率定分析

針對(duì)流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建成后，人工比測(cè)率定工作繁雜的問(wèn)題，本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了在線比測(cè)率定功能，與自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)，可將人工比測(cè)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)，與自動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，開(kāi)展實(shí)時(shí)率定工作。主要功能有：數(shù)據(jù)表格導(dǎo)入導(dǎo)出，一元線性、二元線性、二元多次、冪函數(shù)等多種類型關(guān)系式模擬，關(guān)系線圖形二、三維展示，關(guān)系線的系統(tǒng)偏差、隨機(jī)不確定性分析，符號(hào)檢驗(yàn)、適線檢驗(yàn)、偏離檢驗(yàn)等功能。本系統(tǒng)回歸分析算法采用最小二乘法，一元線性直接以人工測(cè)流和自動(dòng)測(cè)流兩個(gè)流速進(jìn)行計(jì)算即可，二元線性和二元多次則將測(cè)流水位加入關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算。

常規(guī)內(nèi)河河段，一般采用單一率定公式即可，針對(duì)太湖流域等部分沿江、沿海的感潮河段，存在明顯往復(fù)流的，還可選擇類型，進(jìn)行分段式率定，即：正流向、負(fù)流向、過(guò)渡等三段，設(shè)定正負(fù)流向的閾值，如0.2 m/s，正流向?yàn)榱魉俅笥?.2 m/s的部分，負(fù)流向?yàn)樾∮?0.2 m/s 的部分，兩段分別率定，然后再講正負(fù)0.2 m/s間的過(guò)渡部分直線相連。

擬合出曲線后，可對(duì)個(gè)別偏離曲線較遠(yuǎn)的點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)分析，若人工判斷該點(diǎn)存在異常測(cè)流，還可將其剔除后重新擬合。

長(zhǎng)村橋站比測(cè)率定二次多項(xiàng)式定線見(jiàn)圖5。

圖5 長(zhǎng)村橋站二次項(xiàng)定線圖Fig.5 Quadratic term alignment chart of Changcunqiao

4 展 望

本文提出的基于國(guó)產(chǎn)測(cè)控平臺(tái)的高可信度H-ADCP 流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)和分析處理系統(tǒng)在一定程度上提高了H-ADCP 流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)的精度和可信度，較好地解決了長(zhǎng)期困擾各應(yīng)用單位的流量異常識(shí)別與分析處理問(wèn)題，且已在長(zhǎng)江下游和太湖流域有效使用，值得推廣應(yīng)用。

同時(shí)，我們也意識(shí)到，受限于H-ADCP 測(cè)流原理，其聲束有效檢測(cè)范圍固定有限，無(wú)法像走航ADCP 那樣對(duì)整個(gè)斷面進(jìn)行掃描和計(jì)算，因此，仍然存在改進(jìn)的空間。

為使H-ADCP 在未來(lái)有更為廣闊的應(yīng)用，可在以下兩方面開(kāi)展進(jìn)一步研究。

4.1 全斷面旋轉(zhuǎn)掃描

將H-ADCP 做成可旋轉(zhuǎn)裝置，掃描全斷面，利用流量計(jì)算算法［1］計(jì)算斷面流量。該方法理論上更為精確，但算法難度較大，且對(duì)ADCP 設(shè)備的量程有更高要求，在河道寬度較大情況下，很難做到全斷面有效掃描。

4.2 水平多層聯(lián)合掃描

利用伺服電機(jī)系統(tǒng)或液壓系統(tǒng)，根據(jù)當(dāng)前水位高程，以《GB 50179-2015 河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》為主要參考依據(jù)，一次測(cè)流過(guò)程中，分別調(diào)整H-ADCP 高程，掃描多個(gè)平面［7］，利用面積包圍法計(jì)算流量。該方法與傳統(tǒng)人工流速儀方法完全一致，且其虛擬測(cè)流垂線可更加緊密（一個(gè)測(cè)流單元即可認(rèn)為是一條虛擬測(cè)流垂線），在假定H-ADCP 所得單元流速準(zhǔn)確的情況下，其流量數(shù)據(jù)較傳統(tǒng)人工流速儀法更為準(zhǔn)確?！?/p>