（江蘇南水科技有限公司，江蘇南京市，210012）隆威

針對(duì)水文系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)流需要在斷面上安置測(cè)流設(shè)備，通過(guò)科學(xué)合理的測(cè)流方法來(lái)測(cè)出水?dāng)嗝娴牧魉?，再同時(shí)根據(jù)相應(yīng)的水位以及六組來(lái)計(jì)算出水位面積關(guān)系，在這個(gè)基礎(chǔ)上就能夠計(jì)算出平均的水流流量。通過(guò)率定水位流量的測(cè)試，對(duì)率定水位流量關(guān)系還能夠推算出在不同時(shí)間段的流量。

1 我國(guó)水文測(cè)流的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 水文測(cè)流工作壓力較大

我國(guó)是一個(gè)領(lǐng)土大國(guó)，地域遼闊。因此在不同地區(qū)所建立的水文站點(diǎn)的數(shù)量都是極多的，而且分布面積較廣。隨著我國(guó)水文測(cè)流檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，水文測(cè)站的數(shù)量正處于一個(gè)持續(xù)性的提升中。但是在這種現(xiàn)狀下，相匹配的專(zhuān)業(yè)工作人員卻沒(méi)有得到擴(kuò)充，使得同樣的人力需要用在更多的工作內(nèi)容上，這使得水文測(cè)流工作的壓力的變得越來(lái)越大。甚至一些水文測(cè)站常常沒(méi)有專(zhuān)人值班，水文測(cè)流設(shè)備也存在不足，常常多個(gè)站點(diǎn)輪換著使用同一套水文測(cè)流設(shè)備[1]。

1.2 水文測(cè)流工作易受影響

當(dāng)前我國(guó)有相當(dāng)一部分水文測(cè)站在開(kāi)展測(cè)流工作時(shí)，往往還沿用傳統(tǒng)的測(cè)流方法，測(cè)流過(guò)程中很容易受到自然情況影響，例如河流的形態(tài)以及不同的水情等。有的水文測(cè)流站點(diǎn)斷面較為寬廣，無(wú)法開(kāi)展傳統(tǒng)的水文纜道進(jìn)行檢測(cè)，而另一種船載ADCP也并不適合流速較大的站點(diǎn)這導(dǎo)致當(dāng)前所開(kāi)展的水文測(cè)流工作很容易受到各類(lèi)因素的影響，對(duì)于后續(xù)的水文監(jiān)測(cè)工作造成了一定的影響。

1.3 水文測(cè)流設(shè)備導(dǎo)致的問(wèn)題

在水文系統(tǒng)遭受自然災(zāi)害后，針對(duì)水文情況無(wú)法切實(shí)有效的進(jìn)行監(jiān)測(cè)。例如在洪澇災(zāi)害之后，水文監(jiān)測(cè)設(shè)備常常會(huì)出現(xiàn)損壞或丟失的情況，或水面漂浮物過(guò)多影響儀器進(jìn)行測(cè)流工作。甚至自然災(zāi)害導(dǎo)致工作人員無(wú)法前往設(shè)備地點(diǎn)進(jìn)行工作，這使得后期的水文監(jiān)測(cè)工作無(wú)法得到第一手資料，影響后續(xù)的監(jiān)測(cè)工作開(kāi)展。

2 人工水文測(cè)流技術(shù)

2.1 流速儀測(cè)流技術(shù)

流速儀測(cè)流技術(shù)是當(dāng)前水文測(cè)流技術(shù)中一種較為常見(jiàn)的測(cè)流方法，通常是由監(jiān)測(cè)船或纜道為輔助基礎(chǔ)，開(kāi)展水文測(cè)流工作。這種測(cè)流技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展，是一種成熟的測(cè)流技術(shù)，而且測(cè)流得出的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度較高，并且無(wú)需額外增加檢測(cè)設(shè)備，它也是我國(guó)主要的水文測(cè)流技術(shù)之一。但是這種測(cè)流技術(shù)需要在同條力量上選取多個(gè)測(cè)流點(diǎn)位，測(cè)量時(shí)間也較長(zhǎng)，無(wú)法開(kāi)展實(shí)時(shí)測(cè)流或在線(xiàn)測(cè)流。這使得流速儀測(cè)流技術(shù)在適用程度上存在一定的不足[1]。

2.2 多普勒水流剖面儀測(cè)流技術(shù)

多普勒水流剖面儀是一種可移動(dòng)式的測(cè)流設(shè)備，這種測(cè)流設(shè)備的使用場(chǎng)景豐富，測(cè)流準(zhǔn)確程度較高，測(cè)流時(shí)間成本低，多普勒水流剖面儀測(cè)流技術(shù)能夠在單次測(cè)流中準(zhǔn)確檢測(cè)當(dāng)前測(cè)試水域的斷面、深度以及流速。因此我國(guó)水文部門(mén)已經(jīng)逐漸開(kāi)展普及并發(fā)展這種測(cè)流技術(shù)，用在江河湖等具有固定斷面的水流檢測(cè)工作中。

3 全自動(dòng)水文測(cè)流技術(shù)

3.1 聲學(xué)多普勒橫向流量測(cè)流技術(shù)

該種測(cè)流技術(shù)的傳感器一般安置在水域的岸邊，通過(guò)水平或斜面發(fā)射波束來(lái)對(duì)整個(gè)水體的寬度進(jìn)行覆蓋，通過(guò)這種方式能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量水層流速。這種水文測(cè)流技術(shù)通過(guò)安裝在水面下的傳感器探頭來(lái)向?qū)Π栋l(fā)射超聲波，在這個(gè)過(guò)程中遇到水中的懸浮物會(huì)進(jìn)行反射，通過(guò)對(duì)這部分被反射的聲波進(jìn)行接受來(lái)分析流速的不同。此外，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集儀來(lái)可以將流速測(cè)量傳感器所回傳的數(shù)據(jù)與信息利用指標(biāo)流速法進(jìn)行計(jì)算，能夠直接得出當(dāng)前的水文流量，這種測(cè)流方式的適應(yīng)程度更加豐富。

3.2 基于垂向ADCP測(cè)流方案

該種測(cè)量方法以曼寧公式作為基礎(chǔ)，通過(guò)水力學(xué)來(lái)進(jìn)行切入，通過(guò)之間的比之關(guān)系來(lái)提升測(cè)流精度。這種測(cè)流方式是將測(cè)流傳感器安裝在水域的岸邊，通過(guò)對(duì)一層的流速來(lái)進(jìn)行計(jì)算，此類(lèi)技術(shù)的安裝測(cè)定方式都較為簡(jiǎn)單方便，能夠適用于中小河流斷面流量自動(dòng)測(cè)量工作中，而對(duì)于水位情況起伏較大的斷面需要額外安裝一個(gè)自動(dòng)升降的裝置，通過(guò)這種方式來(lái)可以檢測(cè)效率。此外，在開(kāi)展升學(xué)多普勒垂向代表線(xiàn)測(cè)量技術(shù)時(shí)，還需要滿(mǎn)足相應(yīng)的要求，例如斷面寬深比小于15∶1，流態(tài)穩(wěn)定等要求[3]。

4 無(wú)人機(jī)雷達(dá)水文測(cè)流技術(shù)

4.1 無(wú)人機(jī)水文測(cè)流系統(tǒng)的組成

無(wú)人機(jī)技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅猛，當(dāng)前已經(jīng)逐漸應(yīng)用在水文檢測(cè)的工作領(lǐng)域中。以無(wú)人機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的水文測(cè)流系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成，分別是雷達(dá)測(cè)速儀、高清攝像頭以及計(jì)算機(jī)等其他輔助設(shè)備。通過(guò)無(wú)人機(jī)裝載雷達(dá)測(cè)速儀能夠?qū)λ驍嗝孢M(jìn)行垂線(xiàn)測(cè)流，在測(cè)流過(guò)程中并不會(huì)與水體直接接觸，然后通過(guò)流速數(shù)據(jù)來(lái)轉(zhuǎn)入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行智能分析。在這個(gè)過(guò)程中高清攝像頭還能實(shí)時(shí)進(jìn)行記錄，能夠幫助測(cè)流工作人員及時(shí)掌握當(dāng)前的情況與周邊的環(huán)境，充分保障測(cè)流工作的順利開(kāi)展。

4.2 無(wú)人機(jī)水文測(cè)流系統(tǒng)的價(jià)值

無(wú)人機(jī)水文測(cè)流系統(tǒng)能夠通過(guò)操作人員遠(yuǎn)程控制對(duì)水域進(jìn)行測(cè)流工作，不僅能夠充分節(jié)省時(shí)間與人力物力成本，還能適應(yīng)各式各樣的地理環(huán)境，通過(guò)這種方式能夠加強(qiáng)數(shù)量眾多的河流站點(diǎn)的測(cè)流工作效果，提升對(duì)水文資料的收集程度。此外，通過(guò)無(wú)人機(jī)水文測(cè)流系統(tǒng)還能在發(fā)生自然災(zāi)害后及時(shí)開(kāi)展水文調(diào)查?？偠灾@種測(cè)流方式不僅能夠提升工作效率，還能降低人力成本，能夠遠(yuǎn)程開(kāi)展水文測(cè)驗(yàn)工作，達(dá)到工作人員不方便前往的地點(diǎn)去進(jìn)行觀測(cè)，具有極為豐富的價(jià)值[4]。

4.3 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)測(cè)流系統(tǒng)的發(fā)展

無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得水文測(cè)流系統(tǒng)也有著極大的發(fā)展空間。在未來(lái)，可以針對(duì)無(wú)人機(jī)的掛載系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，通過(guò)改造后能夠更好的提升觀測(cè)過(guò)程中的穩(wěn)定性。還可以加強(qiáng)傳輸方式的便捷性，拓寬信息傳播通道，提升數(shù)據(jù)傳輸效率。還可以研發(fā)自動(dòng)觀測(cè)軟件，設(shè)定無(wú)人機(jī)的自動(dòng)航線(xiàn)，自動(dòng)將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行回傳，形成全面的水文測(cè)流成果。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)當(dāng)前常見(jiàn)的水文測(cè)流技術(shù)方法進(jìn)行分析與討論，能夠發(fā)現(xiàn)每種測(cè)流方法都有著自身的獨(dú)特之處，對(duì)于不同的檢測(cè)情況都有著不同的應(yīng)對(duì)優(yōu)勢(shì)。其中，新型的多普勒流速剖面儀與無(wú)人機(jī)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)為我國(guó)水文流量的監(jiān)測(cè)工作提供了更優(yōu)質(zhì)的檢測(cè)手段。在未來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，更全面更精準(zhǔn)的測(cè)流技術(shù)將會(huì)被研發(fā)出來(lái)，這對(duì)于今后的流量測(cè)量中有著極為重要的促進(jìn)作用。