简要版
很多渠道站点光看水位查不准流量：下游闸门可以把水位撑高，实际流过的水却变少了。要补这个缺口，就得建指标流速站，Lodestar 就是站上测流速的仪器。它装在渠底或水面，固定守在渠道的一处，从近底到近水面分层测流速，全天候不停。水文测验人员（在现场测流的专业人员）传统上用转子式流速仪，在每条测速垂线上一般测一两个点，测完就换下一条。流量等于断面平均流速乘以过水面积，所以站上还要另配一台水位计，并测出渠道的断面形状。Lodestar 只看得到渠道的一部分，因此水文测验人员还要在渠道的各种运行状况下多次实测全断面流量，据此建立换算关系（简称“关系”），把 Lodestar 的读数和水位换算成流量。单靠仪器本身，得不出流量。
只看水位，为什么不够
最简单的连续流量记录，靠一张换算表：记下水位，查出流量。水位指相对于固定基面的水面高程，不是水深；流量指单位时间内流过的水量；这张表是根据站点实测建立的换算关系，简称“关系”。只要同一个水位总对应同一个流量，这种水位流量关系就能用。
可很多渠道站点不是这样。下游节制闸（用来抬高并维持渠道水位的闸门）一调，水就壅到站点，这就是回水（下游顶托）：水位没变，流量却小了。量水槽或量水堰被下游高水位淹没时，也是同样的问题；有些渠道还会不时逆流。这些站点的水位记录本身没错，错的是由此查出的流量，因为这个关系在这里已经不成立了。
有的站点会再装一台水位计，用两台水位计之间的水面比降来估算流量。可在平缓的渠段上，比降太小，水位上一点点误差，就会变成很大的流量误差。
一次实测只是一张快照
断面平均流速，是整个断面上水流的平均速度，乘以过水面积就是流量。任何一个点都给不出断面平均流速，所以常规的流速面积法要在断面上多处取样，再推算出来。
水文测验人员在断面上布设一排测速垂线（简称垂线），从一岸测到另一岸。垂线就是从水面到渠底的那条竖线，每条垂线上先测水深，再测流速。流速传统上用转子式流速仪测：水流推动旋杯或旋桨，流速越大，转得越快；按公开发布的技术指南，每条垂线一般测一两个点（一点法或二点法）。每条垂线代表断面上的一个竖条，竖条向两边各延伸到与相邻垂线距离的一半。竖条面积乘以这条垂线的平均流速（由那一两个点的读数推算），就是这个竖条的流量；所有竖条加起来，就是渠道流量。
不管用哪种办法，一次流量测验都只是一张快照：闸门调整后几个小时里发生了什么，它反映不了；测得好的话，误差在 5% 左右。现在，水文测验人员常用船载声学多普勒流速剖面仪（ADCP）来测，例如 HyFlow 的 Voyager，一般几分钟到几十分钟就能测完。这是测验人员带到现场的测量仪器，和下文固定安装的流速仪不是一回事。
流速和水位都连续测
指标流速法用的还是同一个公式：断面平均流速乘以过水面积，只不过两部分都连续测。为此要建立两个关系。
面积由水位得出。在标准断面（仪器附近做了标记、日后能找到并重新测量的断面）上测出渠道形状，每个水位读数就都能换算成过水面积。这个关系叫水位面积关系。公开发布的指标流速法技术指南要求：头三年每年复测一次，之后断面稳定的话，大约每三年复测一次；断面形状一旦改变，或者后来的测流结果和关系对不上了，也要复测。
断面平均流速由指标流速得出。固定安装的仪器测量断面某一部分的流速，这就是指标流速。这好比看高速公路上的一条车道来估计整条路的平均车速：得先测出这条车道和整条路比起来是什么情况，而且只有各车道之间的关系保持不变，这个办法才管用。在选址得当的站点，指标流速会稳定地跟着断面平均流速变化；把两者联系起来的，叫指标流速关系。
因为流速是实测的，不是从水位推算的，闸门一调，记录里就能看出来。
关系靠现场实测来率定
仪器本身给不出流量。给出流量的是关系，而关系要靠现场实测来率定。
固定式仪器记录指标流速、单独的水位计记录水位，与此同时，水文测验人员另外做流量测验，这叫率定测流。测流地点就在附近，中间不能有分水口（配水出口）或入流。
每次率定测流得到一对数：一个是测流期间固定仪器的读数，即测流时段内指标流速的平均值；另一个是这段时间水流实际的平均速度，即实测流量除以这个水位下由水位面积关系查出的面积。这一对数画在图上就是一个点，穿过这些点拟合出的线，就是指标流速关系。所以要先建好水位面积关系：每个点都离不开它。
这些点必须覆盖站点会出现的整个流量变幅：小流量配水、高峰配水、闸门调度造成的回水；有逆流的站点，还要包括逆流。季节变化也要覆盖到，所以率定一个关系，要在整个季节里分几次去测。公开发布的技术指南要求，关系用到的每个输入量至少要有 10 次率定测流（如果关系还用到水位，就至少 20 次），并提醒不要把关系外推到超过实测最快流速两倍的范围。正向流和逆流可能落在不同的关系线上，各自都要单独测流。
之后再做同样的流量测验，叫校核测流（也叫验证测流），用来检验关系是否仍然成立。安装支架移位、更换仪器、渠道重新衬砌、水草大量生长，遇到这些情况，都应重新测流；换上的仪器如果频率或测量区间不同，还得重新率定关系。这套测流计划通常由灌区的测流顾问设计和实施。测流顾问是专门做流量测量的个人或公司，现场测量由他们的水文测验人员来做。
Lodestar 的角色
Lodestar 是 HyFlow 的定点式声学多普勒流速仪（ADVM），用于指标流速法测流。它沿一个窄波束发射声波，波束开角 1.4°，频率 1.7 MHz，远超人耳能听到的范围。
警车鸣着笛开过来，笛声变尖；开远了，笛声变低，这就是多普勒频移。Lodestar 发出的声波碰到水里随流漂动的颗粒（称为散射体）会产生回波，回波的频移反映出颗粒朝向或背离仪器运动的速度，也就是水流的速度。
波束只能测到流速中沿波束方向的那一部分。交警的雷达测速枪也一样：只有车径直朝它开来或离它而去，读数才是完整车速；从一个固定角度测，读数会小一些，是车速的一个固定比例，前提是车沿着道路行驶。同理，只要波束与水流的夹角固定，水流又平行于渠岸和渠底，读数就与顺渠向流速保持固定比例。
回波来自越远的地方，返回得就越晚，所以按返回时间可以把波束切成一串测量单元，单元最小 0.025 m。沿波束方向的声波测量范围为 0.05–20 m。
指标流速通常取若干选定单元的平均值，这些单元合起来就是测量区间，也就是指标流速所代表的那部分水体。Lodestar 会输出每个单元的数据，连同信号强度和信号可信度。这些信号用来剔除不可用的单元；头几次率定测流，再看出哪些单元最能跟上断面平均流速。此后，指标流速的取法就固定下来，因为换一种取法，得到的就不再是率定关系时所依据的那个指标流速。
取法要看安装单位和测流顾问选的安装方式：座底向上测（Lodestar-B）、水面向下测（Lodestar-S），或者用圆柱形的 Lodestar-U，它可以按一定角度横向对准渠道。座底安装时，公开发布的技术指南倾向于根据水位记录来选单元，这样不管水位高低，选中的单元始终覆盖水深中的同一部分。哪种型号适合哪种站点，见本系列第三篇。
座底安装或水面安装时，波束顺着渠道方向斜着，在断面上的一处穿过整个水深，相当于一条测速垂线。流量测验时，转子式流速仪在一条垂线上测完那一两个点，就要换下一条；Lodestar 则一直守在自己这条垂线上，从近底到近水面逐个单元测速，全天候不停。Lodestar 的单波束设计，初衷就是做这件事。其余垂线的作用，交给指标流速关系：它靠流量测验来率定和校核，把这一条垂线和整个断面联系起来。
每个单元都带方向标识，所以指标流速有正负：水沿波束朝一个方向流为正，朝另一个方向为负，任何多普勒流速仪都是这样。逆流时流量能不能算对，取决于关系。
Lodestar 通过 RS232 或 RS485 两种标准串口输出流速。HyFlow 提供的是仪器，目前还不销售安装硬件，也不提供安装服务；Lodestar 也不测水位。安装支架、水位计、数据采集器，以及率定关系用的现场测流，都由安装单位和测流顾问负责。
选对站点，选对仪器
没有哪种指标流速仪能测整个断面。指标流速关系把波束测到的那一部分和整体联系起来；只要断面上的流速分布保持原样，或者每次都以同样的方式随水位变化，这种对应关系就成立。公开发布的技术指南认为，测到有代表性的水流（流速能跟着断面平均流速同步变化的水流），比测到更大范围的水体更重要。不过取样范围越小，越要选好位置。
一个波束只能测到水流沿波束方向的那部分运动。闸门开大关小，改变的是水沿渠道流动的快慢，这正是指标流速法要测的。麻烦的是波束分辨不了的运动：上下方向的水流，波束会把它当成顺渠向的流速，波束越陡越明显；水流方向一偏离渠道走向，读数也会跟着变。如果这种运动一直稳定存在，率定关系时就已经把它考虑进去了；如果它随闸门开度时有时无，关系就没法把它考虑进去，算出的流量也会出现偏差。
所以，选址是第一位的。公开发布的技术指南推荐的是一段顺直渠段：上游延伸 5–10 倍渠宽，下游同样长度，或者约 90 m，取较长者；与闸门、跌水、分水口和入流也要相距同样的 5–10 倍渠宽。回水站点往往也能和闸门拉开这个距离：回水可以沿渠道向上游延伸很远，在回水范围内找一段顺直渠段就行。测流顾问会先查勘候选站址：按公开发布的技术指南，先用走航式 ADCP 测出流速分布，再临时装一台流速仪试测。
这些选址要求，对任何指标流速仪都排在第一位，不管它有几个波束。在指标流速法所针对的站点，也就是受回水或逆流影响、水位流量关系不成立的顺直渠段上，Lodestar 是首选：它测的是整个水深而不只是某一层，浅渠也能测，不需要组合多个波束，能在水面向下测量、避开淤泥，座底安装时还能加装护罩，不让水草缠上。各项优势详见 Lodestar 指标流速仪为何采用单波束。
遇到不熟悉的术语，可以查看通俗术语表。
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