误差控制在水文测验中的应用

10.3.3　ADCP误差控制

在水文测验中，流速、流量、水深等的测量都含有一定的误差。对于水文测验来说，误差来源主要有设备误差、环境误差、方法误差、模型误差以及人员误差。

按照测量误差的不同特点，可将水文测量误差分为系统误差、随机误差和粗大误差三类。ADCP的测量精度主要受海况、水质、噪音及船速等几方面的影响。

根据上述分析，可以采取以下措施控制船载式ADCP流量测验误差:

①一般情况下，ADCP适用于河面宽、水深及流速大的河流;测验前需对ADCP进行定点比测，以确保ADCP性能稳定。

②船速是唯一可以人为控制的因素，应根据河流流速状况，控制适宜的船速，使测船尽可能保持匀速航行。

③流量与垂线平均流速有关，而垂线平均流速测验误差仅取决于水深，因此，水深测量应准确可靠。

④在测验过程中，为保证测船沿断面航行，采用差分GPS进行定位，并对GPS进行性能测试，保证其数据采集的精度;每隔一段时间(一般为4～6h)进行一次ADCP与GPS的时间校验;控制测船偏航距离小于10m，以保证测验精度。

⑤由于河床底部泥沙的输移运动，形成“运动河床”，致使ADCP用“底跟踪”方法不能得到正确的相对于大地的船速，从而产生观测误差。解决这个问题的方法之一是采用GPS技术，即采用GPS系统测定船速。另外，对于近岸水面宽度的确定，应用GPS定位或激光测距仪将大大降低该测距误差;对提供ADCP航向的电罗经进行叠标校正，以保证ADCP系统与大地坐标系统的一致。

⑥掌握测验河段垂线流速分布规律，使盲区外延流速尽可能符合实际。同时还应严格控制盲区范围，使两岸岸边盲区范围不超过河流全宽的5%(斜浅岸)或2%(陡深岸)，河底盲区部分流量约估值不超过总流量的5%。

⑦选择适宜的深度单元。受深度单元尺寸影响的参数有:流速测验精度、流速测量垂向分辨率、断面深度以及测量范围(深度方向)。

水深单元尺寸小，流速测量垂向分辨率高(垂向数据点多)，但流速测验精度降低，并使断面深度降低，因此，当水深较深时，宜采用较大的深度单元。相反，当水深较浅时，宜采用较小的深度单元，以增加垂向有效单元的数目。垂向第一个数据点的深度位置与深度单元尺寸呈线性关系，同时靠近河底的下盲区至少有一个深度单元的尺寸，因此，深度单元大，上下盲区范围也大;反之，上下盲区范围就小。

⑧高含沙水流对ADCP流量测验的影响。高含沙量的水体对声波脉冲能量的反射和吸收都增强。但高含沙量只影响ADCP断面深度，而流速测量精度不受影响。对于大部分河流，高含沙量的影响可导致底跟踪和水深测量失效。高含沙量的影响程度与ADCP的系统频率有很大关系。系统频率越高，声波脉冲穿透能力越低，对含沙量越敏感。系统频率越低，声波脉冲穿透能力越强，对含沙量越不敏感。因此，对高含沙量的河流，宜选用频率较低的ADCP系统。