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入門指南

聲學(xué)多普勒技術(shù)采集流量數(shù)據(jù)

水流、流速和流量數(shù)據(jù)對(duì)于理解水體在自然和人為環(huán)境中的流動(dòng)規(guī)律至關(guān)重要。通過使用聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）專業(yè)設(shè)備，水文專家、工程師和水務(wù)管理者能夠收集關(guān)鍵數(shù)據(jù)，揭示河流、溪流、灌溉渠道乃至近海與深海水域中水體體積、速度與流動(dòng)模式。這些數(shù)據(jù)有助于保障水資源得到高效、可持續(xù)化和安全的管理方案。

為什么水流、流速和流量數(shù)據(jù)至關(guān)重要？

采集準(zhǔn)確的水流、流速和流量數(shù)據(jù)對(duì)水資源管理、環(huán)境變化預(yù)測和公共安全保障具有決定性意義。從政府機(jī)關(guān)到環(huán)境與農(nóng)業(yè)部門，眾多機(jī)構(gòu)都依賴這些數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)鍵決策。應(yīng)用范圍涵蓋河道和溪流監(jiān)測、大型灌溉渠道管理以及海岸與近海水域研究。通過追蹤水體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，管理者能夠評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)健康狀況、合理分配資源并做好氣象災(zāi)害應(yīng)對(duì)準(zhǔn)備。

洪水預(yù)測和管理

監(jiān)測河流和溪流中的水流、流速和流量數(shù)據(jù)有助于預(yù)測潛在洪澇隱患，并針對(duì)性采取主動(dòng)的公共安全措施。

農(nóng)業(yè)用水調(diào)配

水流、流速和流量數(shù)據(jù)應(yīng)用于監(jiān)控灌溉渠道的水量分配，在保障農(nóng)作物溉的同時(shí)避免水資源浪費(fèi)。

水力發(fā)電效率

準(zhǔn)確的水流、流速和流量數(shù)據(jù)通過保障水電站優(yōu)化運(yùn)營來支持能源生產(chǎn)。

海洋和海岸研究

ADCP流速數(shù)據(jù)還可用于監(jiān)測洋流、潮汐及港口航道等活躍水域，并為物理學(xué)、生物學(xué)與生態(tài)學(xué)的科學(xué)研究提供支持。此類研究有助于海岸侵蝕與氣候變化的研究，推動(dòng)環(huán)境和商業(yè)項(xiàng)目的進(jìn)展。

環(huán)境健康監(jiān)測

追蹤河流和濕地的流速和水流信息有助于評(píng)估水生棲息地狀況，從而保護(hù)生物多樣性和水質(zhì)健康。

涉水測量

采集流量數(shù)據(jù)的成熟方法

數(shù)十年來，水務(wù)管理者曾經(jīng)依賴技術(shù)人員通過涉水測量獲取河流、溪流及其他明渠的流量估算值。雖然有許多類型的流速儀可用于收集涉水流量測量值，但它們都遵循相同的基本原理。為了計(jì)算涉水測量的流量，技術(shù)人員會(huì)在河道內(nèi)特定點(diǎn)測量流速，再利用實(shí)測河道斷面寬度和深度之間建立關(guān)系，最終計(jì)算河段的流量。

SonTek FlowTracker2已成為涉水收集流量測量數(shù)據(jù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之一，因?yàn)樗軌蛱峁┚_的流速、流量測量，且?guī)缀醪恍枰S護(hù)和校準(zhǔn)。

ADCP采集流量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)技術(shù)

在深水或高流速的河道中，人為無法實(shí)施涉水測驗(yàn)，用戶往往選用ADCP進(jìn)行流量測量。即便涉水安全可行時(shí)，ADCP（如SonTek-M9或SonTek-RS5）仍然是涉水流量測量的一種替代方案。

通過在河流上移動(dòng)ADCP進(jìn)行測流，捕獲水流速度和深度信息已經(jīng)是常見測流方式。ADCP向水中發(fā)射脈沖聲波，發(fā)射聲波遇水中的顆粒物會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移的回聲波。據(jù)此，ADCP實(shí)現(xiàn)測量不同點(diǎn)位的流速和水深。數(shù)據(jù)同步處理，通過微積分計(jì)算水流在河道橫斷面寬度和深度上的分布，從而得出總流量。

當(dāng)數(shù)據(jù)精度對(duì)惡劣天氣和洪水事件的測報(bào)至關(guān)重要時(shí)，ADCP無疑是優(yōu)先選擇的技術(shù)之一，提供高度準(zhǔn)確、高分辨率的水流速度、深度和流量測驗(yàn)。與依賴單點(diǎn)測量或估算的傳統(tǒng)方法不同，ADCP能夠提供整個(gè)水柱的全面且詳細(xì)的剖面圖譜。

這種能力在復(fù)雜條件下尤顯價(jià)值，因?yàn)榱鲌隽鲬B(tài)隨時(shí)可能劇烈變化。SonTek-M9或SonTek-RS5等儀器的堅(jiān)固構(gòu)造與前沿信號(hào)處理技術(shù)，使其能在湍急水流中可靠工作，確保在惡劣條件下仍能準(zhǔn)確捕獲關(guān)鍵可靠的水文數(shù)據(jù)。這種精確度與適應(yīng)性使ADCP成為洪水事件等惡劣天氣實(shí)時(shí)監(jiān)測與決策中必需的工具之一。

連續(xù)監(jiān)測儀器提供趨勢與預(yù)案

水務(wù)管理者及其他利益相關(guān)機(jī)構(gòu)往往需要比瞬時(shí)測量更高頻次的流量數(shù)據(jù)。在此類情況下，用戶會(huì)考慮安裝連續(xù)監(jiān)測流量的儀表，如SonTek-IQ或SonTek-SL系列。在安裝后，儀器會(huì)持續(xù)地按用戶定義的時(shí)間間隔收集流速數(shù)據(jù)并計(jì)算輸出流量。

這些數(shù)據(jù)可以幫助水務(wù)管理者調(diào)查長期的流量變化趨勢，這些變化情況若僅僅通過瞬時(shí)測量往往會(huì)被遺漏。如果連續(xù)監(jiān)測儀器連接到帶有遠(yuǎn)傳功能的數(shù)據(jù)采集傳輸儀，數(shù)據(jù)可以發(fā)送到服務(wù)器平臺(tái)，使管理者和利益相關(guān)方能夠?qū)崟r(shí)查看流量數(shù)據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)，決策者可做出更明智的選擇，更快地與利益相關(guān)方溝通。

SonTek-IQ或SonTek-SL的設(shè)計(jì)專門用于自然或人工河道中長期監(jiān)測，如灌溉渠道和江河支流等。堅(jiān)固的外殼結(jié)構(gòu)加上高品質(zhì)換能器，使其能夠提供持續(xù)可靠的水流、流速和流量數(shù)據(jù)以支持長期的水資源管理計(jì)劃，保障水資源得到有效和可持續(xù)的監(jiān)測。

了解現(xiàn)場及瞬時(shí)或連續(xù)水?dāng)?shù)據(jù)采集的需求

儀器設(shè)計(jì)旨在用于安裝在自然環(huán)境和人造結(jié)構(gòu)中，如灌溉渠道和分水口。其堅(jiān)固的構(gòu)造和高質(zhì)量的換能器使其能夠提供持續(xù)的水流和流量數(shù)據(jù)，支持長期的水資源管理計(jì)劃，并確保水資源得到有效和可持續(xù)的監(jiān)測。

選址需核查如下清單：

u                      確保待測斷面水流均勻。

u                      選擇順直河道。

u                      點(diǎn)位可安全到達(dá)。

u                      避免或清除河底植被。

u                      確認(rèn)技術(shù)指標(biāo)。

瞬時(shí)測流儀器用于獲取瞬時(shí)的流速分布與流量狀態(tài)，也常用于驗(yàn)證額定關(guān)系曲線，并給出截面的詳細(xì)圖形信息。連續(xù)測流設(shè)備安裝在固定位置，所以在空間上覆蓋范圍較小，但能為用戶提供連續(xù)時(shí)間序列的流速和流量。對(duì)于更復(fù)雜的水流形態(tài)或者傳統(tǒng)水位-流量率定曲線（即“流速指標(biāo)法"）失效的監(jiān)測點(diǎn)位，需聯(lián)合使用連續(xù)與瞬時(shí)測流設(shè)備。

賽萊默旗下品牌SonTek為瞬時(shí)與長期監(jiān)測需求提供多種解決方案。針對(duì)瞬時(shí)流量和流速數(shù)據(jù)采集，被水文學(xué)家、水資源管理人員、工程師和研究人員廣泛認(rèn)可的SonTek-M9、SonTek-RS5和FlowTracker2，可使用在河流、溪流和沿海環(huán)境中進(jìn)行精確的走航測驗(yàn)。