前言

2023 年入夏開始，我國氣候便受到冷暖氣流和台風杜蘇芮共同影響，諸多地區不同程度（dù）地承受了多日暴雨侵襲，導致水淹損（sǔn）失（shī）巨大，令人心痛。在暴雨襲擊之時、洪水泛濫之際，我們總能看到全國各地的水文工作者們（men）勇於擔當（dāng）、主動出戰並且衝鋒在險情的前線，他們值得社會給予更多地讚譽、關注與支持。

其實，在每年汛（xùn）期之前全國（guó）的水（shuǐ）文部門都早已厲兵（bīng）秣馬，為了有效地提升水文應急監測的技術水平和（hé）應（yīng）對突發雨情事件應急（jí）監測（cè）的實踐能力，已經開展多次不（bú）同規模的應急演練（liàn），意義重大。一方麵，不斷積累應急監測（cè）的實戰經驗；另一方麵，持續探索並掌握著引領市場的高精技術。比如，河南省水文水資源測報中心在今年 3~5 月份，就曾多次組織全省範圍的工作人員（yuán）攜同新型水文裝（zhuāng）備，齊聚在漯河（hé）市郊進行一場又（yòu）一場的大規模水文應急（jí）測報演練。

如何在水文搶險中，更快速、更（gèng）便（biàn）捷（jié）並且更安全地掌握河水位、流速和流量的真實數（shù）據，是每位奮戰水文前線的工（gōng）作者們特別關心且持續提升的一項重要（yào）內容。科學（xué）的應急工具是他們執（zhí）行任務的有利武器，前沿的技術（shù）裝備才能夠（gòu）推動水文勘察和（hé）測報水平邁向（xiàng）更（gèng）高的階層。

演練任務

2023 年 3 月底（dǐ），河南省水文的一次演練由省水利廳主辦，並由省水文水資源中心承辦。

演練任務涵蓋臨時水位站的速建、纜道測流、遙控（kòng）船測流（liú）、雷達測流等主（zhǔ）要應急監測內容，以（yǐ）及各種走航式 ADCP、無人（rén）機、水陸兩用車等重要裝（zhuāng）備展示及（jí）使用。

演練任務要求現（xiàn）場（chǎng）工作人員采用無人船和（hé）橡皮（pí）艇牽引多普勒流速剖麵儀開展流量測驗，運（yùn）用 GPS 進行局部地形測量（liàng）。必須準確地測驗水位、流量等多要素水文（wén）數據，其中（zhōng）各（gè）種新型設備測流結果

誤差在 5% 以內。火熱的水文測驗（yàn）演練現場（chǎng） 趙博 攝盡管測（cè）驗數（shù）據優異，但是 RS5 能夠快速獲得準確數據，對於 RS5 巡測數次的技術人員而言，似乎並沒有什麽驚奇之處。RS5 強大的（de）性能，高頻的測流（liú）多聲束加上獨立測深聲（shēng）束，輕小的體積結合寬帶/脈衝相幹模式，再組合 SonTek 技術-智能脈（mò）衝（chōng） smartpulse 功能，我們認為 RS5 產（chǎn）品表現就應（yīng）該如此優異。甚至（zhì），RS5 在本（běn）次演練中還能表現得更（gèng）好。

SonTek-RS5 草莓视频黄污污污受（shòu）邀參與本（běn）次水文測驗演練，協同支持現場的 ADCP 技術工作。涵蓋旗下品牌 SONTEK 產品 RiverSurveyor® M9、FlowTracker2® Handle ADV 以及“新一代”的微（wēi）型走航式聲學多（duō）普勒（lè）剖（pōu）麵（miàn）測流儀 RS5，三款測（cè）流（liú）產品均獲得了河南省水（shuǐ）文局的（de）好評，本文將重點闡述 RS5 產（chǎn）品在演練中的測驗情況。

產品介紹

1、概述

SonTek 旗下的走航式（shì）測流（liú）儀 RS5 的研發是基於倍受好評（píng）的 Riversurveyor®  live（M9）平台基礎之上，在軟件處理和硬件設計方麵進行又一次革新（xīn）升級（jí）。其上（shàng）市不到三年時（shí）間裏，便以精巧輕便、高效準確的性能特點，再次（cì）受到國（guó）內（nèi）外水文測驗者的青睞。

RS5 產品（pǐn）定位於中淺水域流量精準勘測，尤（yóu）其超淺水漫（màn）灘河道，即使低（dī）至 0.1 米的水深環境也可以為用戶提供流量勘測的精確數據。

SonTek 工廠提供 GNSS 的可選套裝項，以及單體船和遙控船的兩類不同船（chuán）載（zǎi）裝配，滿足不同用（yòng）戶的測驗需求。

SonTek-RS5

盡管測驗數據優異，但是 RS5 能夠快速獲得準確（què）數據，對於 RS5 巡測數次的技術人（rén）員而（ér）言，似乎並沒有什麽驚奇之處。RS5 強大的性能，高（gāo）頻的測流（liú）多聲束加上（shàng）獨立測深聲束，輕小的體積結合寬帶/脈衝相幹模式，再組合 SonTek 技術-智能脈衝 smartpulse 功能，我們認（rèn）為 RS5 產品表現就應該如此優異。甚至（zhì），RS5 在本次演練中還能表現得（dé）更好。

2、性能

RS5 是迄今為（wéi）止的市場上體積更小、質量更輕且數（shù）據（jù）更高（gāo）清的走航式 ADCP。注：在水中質量僅 0.15kg。

整體測（cè）流裝（zhuāng）備（含船）可在一個便攜背包裏存放，輕鬆在不同場所（suǒ）轉移測驗。

內置（zhì）高頻 3MHz 四測流的聲波換能器和一束測深的聲波換能器

具備 360° 羅盤、雙（shuāng）軸傾斜傳感器以及溫度傳感器

具備 SmartPulse 功能，結合前沿的脈衝相幹(PC)和（hé）寬帶(BB)智（zhì）能聲學處理技術模型，可利用環境自動調整的測（cè）流剖麵（miàn）分析的能力

高（gāo）精度的底跟蹤和測流剖麵分析，可在各種環境條件下進行且適合更淺（qiǎn）區域

內置電池安裝（zhuāng）設計和無線藍牙（yá）通訊，無需額外連接外（wài）部通訊（xùn）模塊

高效率、低功耗的藍牙 BLE5 無線通訊，支持百米的（de）通訊距離（視環境）

支持斷訊五分（fèn）鍾，數（shù）據自動緩（huǎn）衝補發機製（zhì），可防止數據丟（diū）失和冗餘工（gōng）作

獨立（lì）的中央測深聲束，高（gāo）效地斷麵測繪，為流量勘測（cè）提供更（gèng）精確的過水麵（miàn）積

內置並可直接應用外延算法得選項，可（kě）輸出（chū）斷（duàn）麵圖形

支持波束篩（shāi）選功能，當測流過程中某一波束受到（dào）環境幹擾時，可針對性屏（píng）蔽掉該（gāi）時段該波（bō）束數（shù）據信息

支持走航式、定點式、環形法、SMBA多（duō）種流量測驗模式，不（bú）再需額外費用

具備（bèi）功能豐富、交互友好的（de）可（kě）視化數據（jù）後處理軟件 RSQ，可（kě）提供用戶（hù）所需的所有數據信息，導出格式可以 為Excel、Matlab 和 GoogleEarth 多種形（xíng）式。加強的頁麵功能（néng）模板，用戶可用更少的（de）時間做更多的事情。支持在如在辦公室內“演示”模式播放（fàng）和模擬實時（shí）數（shù）據采集的錄製文件

支持GNSS全球導航衛星（xīng）係統（tǒng）和RTK實（shí）時高清動態（tài）差分定位係統

檢測（cè）成（chéng）果

2023 年（nián） 3 月（yuè）的演（yǎn）練選址是漯河市郊沙河的一個測站，各（gè）種新型設備紛紛“試訓”，為即將到（dào）來的汛期作準備。參加人員有 200 多人，共劃分成 19 支水文應急測報隊伍，並分（fèn）配了新增加的 253 套新型裝備。要求所有（yǒu）參加演練水文（wén）人（rén）員在斷麵進行（háng）的流量測驗，結果誤差必（bì）須≤5%。

RS5 的最終測流結果優異，近十餘套的航次誤差均滿足了（le） 5% 要求。其中，最小測流（liú）誤差僅 2‰，最大的測流誤差不超過 4%。

演練心得（dé）

如何在水文搶險中，更快速、更便（biàn）捷並且更（gèng）安全地（dì）掌握河（hé）水位、流速（sù）和流量的真（zhēn）實數據，是（shì）每位奮戰水文前線的工作（zuò）者們特別關心且持續提升的（de）一項重要內容。科學的應（yīng）急工具是（shì）他們執行任務（wù）的有利武器，前沿的技術裝（zhuāng）備（bèi）才能（néng）夠推動水文勘察和測報水平邁向更高的階層。

在五分鍾以（yǐ）內，現場河南水文分中心工作人員通過 RS5 都能快速（sù）完成近百（bǎi）米河寬的兩個航測，並且實測麵積比率大，誤差範圍小（都在 5%以內），高效完成了本次所擔負的測流演練任務，最小一組航測的（de）測流（liú）誤差僅為 2‰。

盡管本次數據優異，但是（shì） RS5 能夠快速得出（chū）以上的成績，對於 RS5 巡測數（shù）次的技術人（rén）員而言，似乎並（bìng）沒有什麽驚奇之處。如上述介紹（shào）的 RS5 強大的（de）性能，高（gāo）頻（pín）的測（cè）流多聲束加上獨立測深聲束，輕小的體積結合寬帶/脈衝相幹模式，再組合 SonTek 專利技術-智能脈衝 smartpulse 功能，我們認為 RS5 產品表（biǎo）現就應該如（rú）此優（yōu）異。甚至，RS5 在本次演練中還能表現再好一點。

因為用戶在演練過程中，我們注意到現場（chǎng）一些經常被忽略的細節，當然也不僅僅隻有漯河現（xiàn）場存在。如果在實際水文勘測時可以規範這些操作細（xì）節，那麽測流數（shù）據的質量仍會增益很多。因此，特匯總幾（jǐ）點如下：

· 入水深度設置（zhì）的問題：RS5 搭載在船體上（shàng），在現場（chǎng）應該盡可（kě）能的減小 RS5 傳感器的（de）入（rù）水深度，除非表層湍流很大或（huò）漂浮物很多的水體。比如搭載 SONTEK 原廠船載，常見的 RS5 設置在 0.05-0.08m 之間（jiān）。

效果（guǒ）：盡（jìn）量（liàng）發揮 RS5 質量輕，體（tǐ）積小的特點。RS5 上盲區（qū）遠遠小於其它走航（háng）式 ADCP，覆蓋區域越（yuè）多，測驗淺測流代表性越高。

· 河岸的起點距和終點的設置問題：USGS 文章建議兩個或以上的流速剖麵（miàn）單元，並使每個河岸的（de）流量小於 5%。

效果：盡量發揮 RS5 最小剖麵單元大小 2.5cm 的優勢。相比其（qí）它的走航式 ADCP，RS5 能（néng）夠相測出更淺的岸邊（biān）範圍，直接有效增大實測麵積。實測麵積體現在報（bào）告中（zhōng）的實測百分比，實測百分（fèn）比數值越高，置信度越好。

· 航跡（jì）線的問題：兩岸的起始（shǐ）位和結束（shù）位應該盡可（kě）能的一致，並且測量過程中的航跡宜直線行駛測驗，並且船向不宜頻繁擺動。

效果：降低不同航次之間，因為環境和操作造成的測流偏差。現場有出現類似問題，本可避免。具詳細請參考（kǎo）《SL 337-2006 聲學（xué）多普勒流（liú）量測驗規範》指南。

· 斷訊後的正（zhèng）確操作方式：本次演練中，現場有的兩岸距離超過了 100m，並（bìng）且現場存（cún）在多台 RS5 同時藍牙無線傳輸，多少造成（chéng）了通訊信號幹擾。個（gè）別的 RS5 出現（xiàn）信號不良或中斷（duàn）的情況，可惜現場人員當即中斷並重新開始了選址和測流。其（qí）實這種情（qíng）況，無需要（yào）多擔心。即便 RS5 信號中（zhōng）斷，請不要停下來，繼續航測，RS5 數據（jù）會自動補傳到 PC 機的。

效（xiào）果：即便在通（tōng）訊信號丟失的情況下，得益於 RS5 數（shù）據的五分鍾數據自動緩衝補發機製，測驗仍然可以正常進行，五分鍾內重新連接成功後數據不會丟失。RS5 不易因現場通（tōng）訊環境（jìng），造成數據丟失或時間的浪費。

RS5 操作的自動化程度非常高，但是您在離開（kāi）現場之前，宜對測（cè）量結果進行一下簡要處理和評估，然後請及時下（xià）載存儲數據。

效果：RS5 具備五分鍾數據自動緩衝補發機製（zhì），數據保存（cún）仍然在電（diàn）腦終端，測量結束後下載數據後（hòu）再關閉（bì）軟件，杜絕造（zào）成不必要的數據丟失和重測風險。

· 前（qián）期選址（zhǐ）和環境調查：任何瞬時測流裝備測驗前，斷麵選址都是收集高質量流量測量（liàng）的重中之重，走航（háng）式 ADCP 也不列外。根據《河流流量測驗規範》GB 50179-2015 要求，宜選取無回流、死水、亂流等現象的測驗河段，確保測（cè）驗河段順直，斷麵布設垂直平均水流方向（xiàng），減少客觀因素對橫向流量測驗相關關係分析（xī）影響。對於 ADCP 而言，建議提前調研現場環境如磁場環境、走底情況以及 GPS 等信號情況等。

效果：前期測驗斷麵選址和環境斷麵調研（yán）是最容易被現場忽略，但卻是測流特別（bié）重要的一個環（huán）節（jiē）。前期選址合理和掌握的環境信息的程度，直接決定勘測數（shù）據（jù）的（de）質（zhì）量好壞。

思考

我國江河眾多，地勢南低北高，水域流（liú）經不同的氣候和地（dì）形，形成的天然條件千差（chà）萬別。每當應對（duì）不（bú）同環境下（xià）的緊急汛情時，身臨一線的水文作業者（zhě）都必須迅速取舍身邊的勘測（cè）工具。因此，即便您已經有了其它流（liú）量儀，您可曾考慮您（nín）是否真的還需要一台 RS5 呢？這（zhè）個問題真的隻能由您（nín）來回答，但我們會留給（gěi）您幾個思考的話題：

1、您需要真正高清的流（liú）速剖析數據，以判斷洪峰到來的時刻嗎？

2、您有極淺水域、水草摻雜、沙石（shí）遍（biàn）布的測站，還在涉水測驗嗎？

3、您的測站（zhàn）是否存（cún）在潛在安全隱患，微型或遠程船是否能更安全收集數據？

4、麵對冗多的斷（duàn）麵固定（dìng）式測流（liú）儀，每年大量的率（lǜ）定分析（xī）作業。您是否因為率定工具耗時測量、沉重轉運，繁瑣重組操（cāo）作而（ér）牽絆（bàn）不已？

5、您（nín）是否有過這樣的測驗經曆，在野外搶險（xiǎn）當口，因測流通（tōng）訊中斷而被迫重啟整個測驗？

如果（guǒ）您（nín）對上述任何一個問題的答複是肯定的，那麽這台微型走航式（shì）聲學（xué）多普勒 RS5 應該會切（qiē）實地幫（bāng）助到您。

參考文獻：

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[2] T/CHES 61—2021聲學多普（pǔ）勒流量測（cè）驗規範.起（qǐ）草單位：水利部長江水利委員會水文局；參編單位：水利部黃河水利委（wěi）員會水文局 上海市水文總站 黑龍江省水文局 河海大（dà）學；標準號分類：17.120.01流體流量測量（liàng）綜（zōng）合

[3] SonTek RS5技術文件. XA00136.2023；SonTek-RS5:Robust Data From the World’s Smallest ADCP