摘要: 丹江口水库是南水北调中线工程水源地，水库淤积状况备受世人关注，淤积规律研究对三峡水利枢纽等工程有重大借鉴作用。通过总结影响回声仪测深精度的仪器性能、传播介质、反射位置、反射界面等4大基本因素，认识到水库床面分强、弱、中反射面。通过对多种回声仪在重点淤积库段同步进行定点测深并结合淤积物容重、粒径分布等观测数据，对比测数据进行了统计分析。

关 键 词: 回声仪;测深;水下地形;勘测;泥沙;淤积;丹江口水库

中图分类号: p332 文献标识码: a

1 比测目的

采用超声波回声仪施测水下地形具有很大的优越性，但在实际应用中，由于客观条件的影响，其测量精度很难达到实验室鉴定精度。为了探索丹江口水库的泥沙淤积规律，长江水利委员会汉江局采用回声仪对库区淤积进行了数10a的观测研究，积累了大量基础资料和丰富的观测经验。为了保证丹江口水库泥沙淤积观测质量，同时比较不同回声仪的实用性能，长江委汉江局组织实施了丹江口水库回声仪测深比测作业，并对比测数据进行了统计分析。

2 观测与比测仪器

丹江口水库于1967年11月下闸蓄水后，库区近40a来淤积测量分别采用不同型号的回声仪，主要型号相继为:长江56型、ch2型、cj1801型、ms21型、s26型（以上均系电子管型产品）、南实Ⅰ型、南实Ⅱ型、南实Ⅲ型、de-719型、sdh-13a型、sdh-13d型等。

这次参与测深比测的仪器分别是de-719型、sdh-13a型、css型、南实Ⅲ型（1）、南实Ⅲ型（2）。

3 水库回声仪测深的特殊性

3.1 影响回声仪水库测深精度的主要因素

由于水库的自然环境与鉴定槽中的环境显著不同，经鉴定合格的回声仪在进行水库水深测量时往往不能反映水库的真实水深。如水库中的水温分布、床面声波反射能力、水体含盐度等与鉴定槽都有区别。综合而言，影响回声仪测深精度的主要因素如下:

（1）仪器性能。包括仪器发射超声波的功率、频率、发散角（已列入反射位置因素）、仪器感应回波的灵敏度、仪器内部本身的设计与制造工艺及其稳定性等因素。

（2）传播介质。包括水温分布、含盐度等，直接影响超声波传播速度，另外，还有水流速度的影响（对水库而言，含盐度、水流速度通常忽略不计）。

（3）反射位置。包括测船稳定度、回声仪换能器安装的铅垂度、回声仪发散角、床面地形坡度、测船移动速度、测深信号与定位系统的同步度等。测船倾侧时船宽影响回声仪换能器入水深改正数。

（4）反射界面。不同河床质结构层面反射声波的能力不同。

3.2 关于水库床面回波强度的概念

上述影响因素中除反射界面外，仪器性能、传播介质、反射位置因素可以通过选用合格仪器、观测水温分布、控制或调整测船姿态等方法予以修正。而反射界面是水库泥沙淤积部位最重要也最敏感的测深精度影响因素。一般而言，反射界面可分为强反射面、弱反射面和中反射面3种，可分别作如下定义:

（1）强反射面。坚实床面，如基岩、卵石、砂质床面、淤积固结面等，回波反射比较强。

（2）弱反射面。松软床质，如稀软淤泥（半流质）、絮泥（流质，通常称为“絮凝层”）等，回波反射微弱，其表面无承重能力。

（3）中反射面。密实床质，介于强、弱反射面之间，如半固结淤泥面（非流质，表面淤泥一般不会被常年回水区水流推移，有一定承重能力），回波反射一般。

表面无承重能力的弱反射面不能视为床面，哪怕在施测时某些回声仪能够接收到它的有效回波信号，也应视作“伪信号”。强反射面、中反射面应该视为床面。如果中反射面在施测时不能够反射有效回波信号，则应采取适当方法（调高仪器发射功率或接收信号灵敏度、更换回声仪等）测出其有效回波信号，使之能代表床面。中、弱反射面的划分界限较模糊，是否可以将床面定量为干容重不小于1000kn/m3 或承重能力定量为不小于100kg/m2 ，待研究。

4 比测的侧重点和方法

4.1 比测的侧重点

影响回声仪测深精度的因素很多，本次比测的侧重点是选择不同淤积库段定点比测不同型号回声仪的测深精度，供分析历史观测资料和未来丹江口水库及其它大中型水库（如三峡水库等）淤积测量参考，同时也为今后的水库淤积测量及回声仪测深精度研究提供有价值的参考资料。

4.2 比测方法

比测作业分单点定点分级比测、多点定点分级比测。

4.2.1 单点定点分级比测

选定坝前深水区，锚定测船，每5m分段下放比测板并绳测水深（钢丝绳，以钢尺测量）、仪测水深，从水面下5m开始一直至库底。仪测河底比测板后提起比测板，再仪测河底床面。

比测时，每一级水深均施测其测深区间的平均水温以改正仪器测深数据。对床面用滚轴式采样器采