四、定点式多普勒流量计

定点式多普勒流量计由流速换能器、水位传感器、数据接收处理部分组成。将测得的剖面流速和水位数据输入计算机，由计算机来处理测得的资料并输出该断面的流量和水位以及河床的断面数据。

（一）测流方式

定点式多普勒流量计的测流方式有横向测流、俯视式测流和仰视式测流三种。横向测流是将多普勒流量计水平安装在河岸、渠道的侧壁或其他建筑物的侧壁上，测量水平方向的流速分布；俯视式测流是将仪器安装在测船、浮标或测流平台上；仰视式测流是将仪器安装在河底的基座上。俯视和仰视式测流都是测量测线的流速分布，但仰视式测流只能测出一条测线的流速分布，俯视式则可根据需要测出多条测线的流速分布，据此计算断面流量。

应根据所测断面的宽度、水深、流速和含沙量等情况选用适宜的测流方式及相应的声学多普勒流量计。当使用H-ADCP测流时，要求河宽小于H-ADCP剖面范围；当使用V-ADCP测流时，要求V-ADCP声束能够覆盖明渠断面主要部分，这种方法对于矩形、梯形等规则断面的人工渠道的测流特别适用。

横向测验时仪器安装的位置，俯视和仰视式测流时测线的数量及位置需要通过试验优化确定。

（二）流量计算及优化模型的建立

定点式多普勒流量计的流量是根据流量计测得的流速与断面平均流速的关系求得的。这个关系称为流量计算模型，它有两种确定方法，数值法与指标法。数值法适用于矩形、梯形等具有规则断面的人工渠道或比较小的河流，且水面宽度小于H-ADCP最大剖面范围。数值法是一种流速面积法，适用于V-ADCP声束能够覆盖断面主要部分的窄渠道或管道，通常不需要率定。

对于大江大河以及流态比较复杂的潮汐河流，则宜采用指标流速法计算流量，其水面宽度可以远大于H-ADCP的最大剖面范围。规则的人工渠道也可以采用此法。近年来，指标流速法广泛应用于河流在线流量监测。

在应用数值法时，首先需要假定流速分布u（y，z）的函数形式，即数学模型，然后利用实测流速数据通过回归分析确定模型中的待定系数。设u（y，z）为垂直于明渠过水断面S的流速分布函数，流量Q由如下积分计算：

在实际应用中，根据水位数据将过水断面划分成方形网格。首先利用V-ADCP实测流速数据，通过回归分析确定待定系数值，然后利用数学模型计算出各个网格节点处的流速，最后对式（4-11） 采用高斯数值积分计算，求得流量。数值法的优点是不需要率定。

指标流速法是利用流速仪（或走航式ADCP）实测断面流速数据，并计算出断面的平均流速v_平，再和定点式多普勒流量计实测流速v_指建立断面平均流速与指标流速之间的相关关系，即：

v _平=f（v_指）

这种关系可以用多种模型来表述，选择哪一种模型作为流量计算的依据需要用统计学的理论来确定。

俯视式及仰视式测流方式又统称为垂向代表线法。代表线的数量与布置位置需要通过实验确定。对于复杂的河流断面，只用一个垂线的平均流速来表示全断面的平均流速是不能满足测流精度要求的，可将全断面按照断面的特征分为若干个子断面，分别求出能反映各个子断面的平均流速的垂线流速，从而求出各个子断面的流量，各个子断面流量之和即为全断面的流量。

指标法的本质是由局部流速推算断面平均流速，一般可采用单点流速、垂线平均流速或水平平均流速作为指标流速。对于指标法，由于是利用其他方法率定，所以精度取决于所采用的方法的精度。在较宽河道中采用指标法的关键是选择有代表性的稳定的测量位置。