“动底”情况下ADCP流量测验解决方案.pdf

“动底”情况下 ADCP 流量测验解决方案
蒋建平1 段云雁2
（长江水利委员会水文局长江下游水文水资源勘测局，江苏 南京 210011）
摘要：本文通过对 ADCP“动底”情况下的流量测验分析，从外部设备的配备上和资
料处理上提出判断“动底”的解决方案和事后处理方法。
关键词：A DC P ； “动底”；解决方案

1、前言
我国河流一般含沙量较大，特别是长江，导致 ADCP 一定频率的测定的“底”是随河底
床面上有泥沙或一定浓度含沙量是运动的（下面称为“动底”）。由于受来自河底床面泥沙运
动速度的影响，将运动“底跟踪”方式测得船速相对于河底的速度严重失真，使流量测验不
准确。在流量较大时其现象尤其突出，表现为在“底跟踪”（BTM）时施测的流量偏小。
“动底”的解决方案在美国地理调查局(USGS)及其下属地表水办公室(OSW)的“ADCP河
流流量测量文献译文汇编”和黄河宁博士著的“ADCP河流流量测验原理和方法”均作了阐述，
并提出了差分GPS测量船速的方案。但对于长江 20000-30000m3/s以上存在“动底”只考虑差
分GPS测量船速改正时往往达不到预想的效果，是有施测现场环境对于ADCP磁罗经影响导致
的。
解决因“动底”产生的船速失真最直接的方法是外接 GPS（全球卫星定位系统）测定测
船在航迹上运动的任意两点的船速。
ADCP“底跟踪”（BTM）方式测流时，其结果与磁偏角无关，只受河底沙速影响。这是
ADCP 测流原理所决定的。当无“动底”时，ADCP 测得流量是正确的，由于受外界磁物干扰
存在磁偏角，故流向是错误的；如“动底”速度较大，则流速、流向成果都是错误的。
在“动底”时“底跟踪”（BTM）方式测量偏小时，采用外接 GPS 方式施测的流速是与磁
偏角有直接关系，若内置罗经确定大地坐标与GPS 大地坐标之间偏角差异较大，则测流误差
较大、精度较低。这样对于外接罗经的精度要求就显得更加重要。
2、“动底”解决方案
在采用 ADCP 流量测验时，对于配备 GPS 和外部罗经等传感器主要因“动底”原因导
致底跟踪（BTM）施测流量偏小起到改正的作用。在底跟踪（BTM）无法施测到正确的船
速时（ADCP 运动速度），可采用 GPS 来测量船速来代替。而在 GPS 来测量速度时因坐标
系统的不一致，罗经的校正是关键的，对于内部和外部罗经，都应率定出磁偏角等多种因素
的偏差。而罗经校正不准确或存在偏差，将在 GGA 模式下导致流量计算不准确，在一个测
回中往返产生很大偏差特别明显。
若罗经只存在系统的偏差因素，无论有无底跟踪失效时可以通过事后改正来处理。罗经
系统误差可以理解为罗经安装误差