[发明专利]一种大含沙量河流的流量测量方法

说明书

本发明涉及一种大含沙量河流的流量测量方法，包括以下步骤：要求设备外接不受磁环境影响的罗经和GNSS定位设备，并对外接设备按要求进行安装及标定；安装ADCP的测船沿断面走航往返收集一个来回的ADCP数据；通过对ADCP数据底跟踪轨迹与GNSS定位轨迹比较，采用底跟踪轨迹遇到“动底”向水流上游运动的原理，试算出外接罗经安装偏差度；将外接罗经的安装偏差角在ADCP软件中设置后，在GNSS测量船速的模式下，软件回放ADCP施测数据就能输出正确的流速、流向和流量值。通过往返断面动态方式进行校正，实现断面存在“动底”的校正方法，能为ADCP实现不同复杂环境下流量施测，显著提高了ADCP流量测量的效率、精度和实效性。

技术领域

本发明涉及一种大含沙量河流的流量测量方法，属于水文测量技术领域。

背景技术

ADCP又称声学多普勒流速剖面仪，是一种用于测量水速的水声学流速计。我国河道在汛期或大流速期间往往存在含沙量过大的问题，ADCP发出的一定频率的脉冲波在泥沙的干扰下，导致使用ADCP时测定的“底”是随河底床面上有泥沙或一定浓度含沙量是运动的（一般称为“动底”），也就是说，ADCP测定的“底”并不是真正的河底。由于受来自河底床面泥沙运动速度的影响，在运动“底跟踪”方式测到的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，通常施测的流量偏小。

为了解决“动底”的影响，现有技术中已经存在回路法、定点多垂线法和差分GNSS等多种解决方案，通常对于较大流速的流量测验，前两种解决方案均不适宜，以差分GNSS解决方案比较好。但是，差分GNSS测量船速的方案，只涉及解决底跟踪速度，即通过外接GNSS（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，没有涉及断面存在“动底”情况下的流量动态校正方法。

ADCP底跟踪模式测流时，其流量结果与磁偏角和安装偏差无关，但若受河底“动底”影响，施测的流量就偏小，这是ADCP测流原理所决定的。即，当无“动底”时，ADCP由于受外界磁物干扰存在磁偏角，测量的河流流向是错误的，但流速是正确的；但如有“动底”时，则流速、流向的测量结果都是错误的，导致施测的流量偏小。

当有“动底”时底跟踪方式施测流量偏小时，采用外接GNSS方式施测的流速与磁偏角有直接关系，若ADCP内置罗经确定大地坐标与GNSS大地坐标之间偏角差异较大，则施测流量误差较大、精度较低。这样对于配置外接罗经就显得更加重要。

所以，在采用GNSS解决存在“动底”的船速问题后，计算流速、流量时罗经的校正尤为重要，而我国河流大流速、大含沙量均存在“动底”情况，一直无法实现现场测量流速、流量的动态解决方案，难以满足实际生产要求，亟待进一步研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种可以准确测量含沙量大的河流流量测量方法，可以解决现有技术中受“动底”影响情况下ADCP测得的流量偏小的技术难题。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种大含沙量河流的流量测量方法，包括如下步骤：

步骤一、在带有ADCP的测船船体上方安装GNSS卫星罗经，GNSS卫星罗经位于ADCP探头的上方开阔处，所述GNSS卫星罗经与ADCP具有刚性连接；

步骤二、对ADCP与GNSS卫星罗经进行标定，获得GNSS卫星罗经的定位天线中心与ADCP探头中心的相对位置；

步骤三、所述测船沿河流的断面走航一个往返，在走航时，所述GNSS卫星罗经测得船速和姿态，同时所述GNSS卫星罗经和ADCP还进行施测获取校正数据，所述校正数据包括ADCP采集的底跟踪轨迹线和GNSS卫星罗经采集的GNSS定位轨迹线，其中底跟踪轨迹线包括往测时ADCP采集的第一底跟踪轨迹线以及返测时ADCP采集的第二底跟踪轨迹线，所述GNSS定位轨迹线包括往测时GNSS卫星罗经采集的第一GNSS定位轨迹线以及返测时GNSS卫星罗经采集的第二GNSS定位轨迹线；