浅水高流速水域流量测验新突破

摘要：流量测验作为水文监测的核心工作,不仅为水利工程建设、防汛抗旱、水资源调度提供重要数据支持,也对长效管理和历史记录的完善具有深远意义。然而,我国西南、西北地区复杂的地形环境,使得流量测验在浅水高流速场景中面临严峻挑战。

流量测验作为水文监测的核心工作,不仅为水利工程建设、防汛抗旱、水资源调度提供重要数据支持,也对长效管理和历史记录的完善具有深远意义。然而,我国西南、西北地区复杂的地形环境,使得流量测验在浅水高流速场景中面临严峻挑战。

青海省西宁市湟水河通济路段的测验场景正是一个典型案例,河段宽36米,最大水深仅1.3米,平均水深仅0.8米,最大流速高达2.5米/秒,平均流速也达到1.03米/秒。湍急的水流与浅水深环境增加了测验难度,桥梁等阻水构筑物的存在进一步干扰了传统测量方式的实施。

现场桥测环境

针对项目需求及痛点,华测导航采用了华微4号无人船搭载RiverStar 1200kHz ADCP的新方案。这一方案从设备选型到测验流程设计全面考虑了浅水高流速环境的特殊需求,结合全自动测量模式和高精度测量技术,成功克服了传统方法的局限。

无人船下水前,团队对设备进行了全面调试和优化,确保通信、动力和安装状态的稳定性。测验过程中,RiverStar ADCP内置的浅水高流速模式精准捕捉了流速和流量数据,通过HydroProfiler软件快速完成数据采集与智能解算,即使在复杂环境中也能提供完整、可靠的流速剖面图与流量分析结果。

华微4号无人船的智能航行技术是整个测验过程的关键。无人船具备自适应流速直线走航功能,并通过一键悬停技术保证了设备在湍流和浅滩中的平稳操作。以往需要20分钟以上才能完成的完整桥测测验,如今仅需5分钟即可完成两个完整测次,效率提升了近4倍,全面满足了水文测验对于时效性的严格要求。

RS1200船迹和流速矢量图

RS1200流速剖面图

测验结果再次验证了这一方案的可靠性。设备测得的流量为31.5立方米每秒,与上游电站的放水流量32.2立方米每秒相比,外符合精度优于2%,内符合精度达到3.8%,均符合声学多普勒流量测验规范要求。在平均水深仅0.8米的环境下,设备成功输出完整的流速剖面图,稳定性与精准度兼备。项目的实施不仅有效克服了浅水深高流速水域中传统测量方法的技术难题,也为未来类似环境下的流量测验提供了可复制的创新样板。