作為水利工作的重要基礎(chǔ)，水文工作通過對流量、水位、降水、蒸發(fā)、泥沙、水質(zhì)、地下水、水溫等水文要素的長期、連續(xù)觀測，收集系統(tǒng)、全面的水文資料，并通過水文情報(bào)預(yù)報(bào)、水資源分析計(jì)算和評價(jià)等工作，為流域綜合治理開發(fā)、防汛抗旱、工程建設(shè)、水資源開發(fā)和可持續(xù)利用和保護(hù)，提供基本信息和科學(xué)的決策依據(jù)。
傳統(tǒng)的流量測量方法，例如流速儀法、浮標(biāo)法、人工船測、橋測、纜道測量和涉水測量等手段費(fèi)工費(fèi)時(shí)，效率低下，無法滿足信息化時(shí)代對流量測量的需求。
聲學(xué)多普勒流速剖面儀（簡稱：ADCP）是一種融合水聲物理、水聲換能器設(shè)計(jì)、電子技術(shù)和信號處理等多學(xué)科而研制的測速聲納設(shè)備，利用聲波的散射和回波延時(shí)來確定流速和方向。
無人船搭載ADCP走航式測流，具有精度高、測驗(yàn)時(shí)間短、分辨率高、資料完善、信息量大等特點(diǎn)，可滿足河寬較大、泥沙等多因素影響較大的水文測量需要。這種方式的應(yīng)用對于水文現(xiàn)代化和信息化具有重大意義，也將成為水利系統(tǒng)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展趨勢。
合眾思壯UB115搭載ADCP系統(tǒng)組成
合眾思壯UB115無人船采用M體船型設(shè)計(jì)，船體小，重量輕，便于搬運(yùn)攜帶。其任務(wù)載荷系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，核心部件及搭載設(shè)備可靈活更換，使其在野外復(fù)雜水域中具有極強(qiáng)的適應(yīng)性。可搭載多款A(yù)DCP進(jìn)行走航測量，并能夠外接羅經(jīng)、北斗/GNSS和無線電臺(tái)等多種設(shè)備，能直接測出斷面的流速剖面，不擾動(dòng)流場，測驗(yàn)歷時(shí)短，測速范圍大。ADCP分別記錄下底跟蹤速度和斷面水流速度信息，用測流軟件可以分析得到水流速度及流速在整個(gè)斷面的分布情況，進(jìn)而計(jì)算出整個(gè)斷面的流量。
項(xiàng)目應(yīng)用 Project Application
項(xiàng)目地點(diǎn)：廣西壯族自治區(qū)某水文站
項(xiàng)目設(shè)備：合眾思壯UB115無人船+ADCP
項(xiàng)目要求：采集河道斷面流速流量數(shù)據(jù)，船速小于流速，速度均勻橫渡
項(xiàng)目成果：規(guī)劃好作業(yè)航線后，利用UB115無人船自動(dòng)巡航功能，來回往返2趟，共采集4組數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、剪切，實(shí)現(xiàn)單次數(shù)據(jù)圖。
與傳統(tǒng)纜測數(shù)據(jù)對比，無人船測量更加便捷高效，兩個(gè)測回即可滿足測量精度，測量人員只需在岸邊進(jìn)行操作，以更少的時(shí)間精力輕松完成測量，降低了測量人員勞動(dòng)強(qiáng)度。經(jīng)過多次實(shí)測，無人船系統(tǒng)采集的測景數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，穩(wěn)定性高，在保障更高效率作業(yè)的基礎(chǔ)上，減少人力物力的投入，運(yùn)作成本更低，一舉兩得。
測驗(yàn)數(shù)據(jù)
優(yōu)勢總結(jié) Summary of Advantages
從理論上講，無人船搭載ADCP流量測驗(yàn)原理與傳統(tǒng)的人工船測、橋測、纜道測量和涉水測量的基本原理一樣，都是在測流斷面上布設(shè)多條測速垂線，在每條測速垂線處測量水深并測量多點(diǎn)的流速，經(jīng)計(jì)算得到垂線平均流速。但與傳統(tǒng)測流方式相比，無人船搭載ADCP走航式測流，優(yōu)勢顯著：
1.傳統(tǒng)流速儀是靜態(tài)方法，流速儀固定于水中不同深度逐點(diǎn)施測。而無人船搭載ADCP測流方法是動(dòng)態(tài)方法，其在隨測船移動(dòng)過程中持續(xù)發(fā)射脈沖波進(jìn)行測量。
2.傳統(tǒng)流速儀測量方法一個(gè)斷面只能布設(shè)若干個(gè)測點(diǎn)，且需要進(jìn)行人工計(jì)算流量值，而無人船搭載ADCP走航式測流方法相當(dāng)于在斷面上布設(shè)了密度更大的測點(diǎn)，采集率更高，獲得的流量數(shù)據(jù)自然精度更高。
3.傳統(tǒng)方式中，通常都是將測流斷面與河岸垂直。而采用無人船搭載ADCP進(jìn)行測量時(shí)，其測量結(jié)果并未與船只至河流此岸到彼岸間航線存在聯(lián)系，無論是斜線或者是曲線的軌跡都可以，從而將測量工作進(jìn)一步簡化。
4.傳統(tǒng)的斷面測量需要借助橋梁對固定斷面進(jìn)行測量，或者以租用有人船的方式在河流斷面上測量。而運(yùn)用全自動(dòng)測量無人船搭載相應(yīng)的ADCP，即可無須局限于固定位置，不用人工進(jìn)行測量，借助全自動(dòng)、高精度的導(dǎo)航系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)比人工測量更筆直的斷面測線，確保每次測量都是同一個(gè)斷面測線，使數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性大大提高。
5.可根據(jù)無人船設(shè)置航線，按照既定航線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，走航式ADCP測量船易于保養(yǎng)，且故障率低，可靠性好。
▲無人船走航測量示意圖