ADCP 位置選擇指南

位置選擇是常被忽視的導(dǎo)致誤差或問題的來源之一

利用聲學(xué)多普勒流速剖面系統(tǒng)測量河流流速和流量時，或許可以在儀器操作、安裝等方面準(zhǔn)備得很全面，但如果選擇的位置違背了 ADCP 河道測量的基本假設(shè)，將無法獲得精確的數(shù)據(jù)。

選擇測量位置時，目標(biāo)是測量出能代表河道的平均流速。理想情況下，應(yīng)有一段適當(dāng)長度的平直河道，以避免因河道彎曲、水中障礙物、流入量、流出量等引起的流動干擾。一般我們建議測量或安裝位置應(yīng)位于任何流動干擾源的上游和下游至少5-10個河道寬度處，這樣可保持充分的線性距離，從而使任何湍流、渦流、上升流、回水效應(yīng)等均能形成均勻而穩(wěn)定的水流。河道的植物生長及水底地形會影響流動條件，同時在水面之下可能存在某些不可見的流動干擾源。

下面列出了使用多波束聲學(xué)多普勒流速系統(tǒng)時的相關(guān)考慮。

01均勻條件

多波束聲學(xué)多普勒流速測量系統(tǒng)的一個基本假設(shè)是各波束的測量條件是相似的，因此通過各波束的流速均值將提供準(zhǔn)確的平均流速。

02空間平均

使用諸如 RiverSurveyor S5/M9、SonTek-SL 和 SonTek-IQ 等多波束聲學(xué)多普勒水流測量系統(tǒng)時，測試記錄的速度是各個聲學(xué)波束測量的速度的平均值，這些波束非常狹窄。

所記錄的流速近似于由 2、3 或 4 束波束測得的流速計算出的空間平均值，并且平均面積隨距系統(tǒng)距離的增加而增加。

SonTek 系統(tǒng)的離軸波束角為25度*，因此在距系統(tǒng)任何特定距離（即范圍）處，光束之間的距離為（0.93 x 范圍）。例如，使用2波束 SonTek-SL 系統(tǒng)時，在10m的范圍內(nèi)，波束之間的距離為9.3m。

2 波束系統(tǒng)的空間平均處理示例。

*注意：IQ 偏斜光束偏離軸 60 度

SonTek-SL 系統(tǒng)在河道上的任何位置

均可實現(xiàn)高精度的測量

在測量河道中的不同條件時，如果一切均保持平靜且無任何障礙物，則是非常理想的情況。

但事實并非總是如此....

03湍流/渦流

當(dāng)河道中存在明顯的湍流或渦流時，各個波束可能會在截然不同的條件下進(jìn)行測量（因此違背了均勻條件的假設(shè)），從而導(dǎo)致其平均流速明顯不同于實際平均流速。

例如，可能存在這樣的情況：

即較大的渦流造成波束沿相反方向測量流速，從而導(dǎo)致平均流速為零。

在河道（尤其是天然河道）中，通常存在一定程度的湍流或渦流，但在適當(dāng)?shù)妮^長時間內(nèi)對流速數(shù)據(jù)求平均值可以幫助改善測量結(jié)果。諸如“流速誤差"和“相關(guān)性"之類的參數(shù)可指示測量的均質(zhì)性。

04電磁影響

位置選擇的另一個考慮因素是局部磁場，它會影響包括羅盤在內(nèi)的系統(tǒng)，例如 RiverSurveyor S5/M9 系統(tǒng)。電磁干擾源可能包括鋼橋、混凝土橋梁或結(jié)構(gòu)中使用的鋼筋以及電力線等。

電磁干擾源可能包括鋼橋、

混凝土橋梁或結(jié)構(gòu)中使用的鋼筋以及電力線等。

根據(jù)可用的測量位置，上述建議和考量可能并非始終可行。理想的位置是不存在的，但是在選擇位置時請務(wù)必謹(jǐn)記基本假設(shè)。