08.09.2026
Профилограф течений на гидроботе: расход воды за один проход
В сентябре 2026 года в нашем гидрографическом парке появился акустический доплеровский профилограф течений CHCNAV RiverStar RS3600D. Он ставится на безэкипажный катамаран MOL'T Boat рядом с эхолотом и за один проход лодки от берега до берега даёт то, ради чего раньше бригада полдня стояла на створе с вертушкой: расход воды, скорости течения по всей глубине и профиль дна.
Для заказчика это означает новый набор работ, которые мы выполняем своими силами и своим оборудованием: гидрометрия на реках и каналах, поле скоростей у гидротехнических сооружений, наблюдения течений в водохранилищах и на акваториях портов. И всё это в том же выезде, что и промеры глубин.
лодки от берега до берега — и расход воды в створе измерен
профиль течения по слоям толщиной от 2 см, до 260 слоёв
три частоты в одном корпусе: 1200, 3600 и вертикальный 600 кГц
Что это за прибор
Профилограф висит под лодкой и смотрит вниз девятью наклонными и вертикальными лучами. По отражению звука от взвеси в воде он определяет, с какой скоростью и куда движется вода на каждом слое от поверхности до дна. Одновременно он измеряет скорость самой лодки относительно дна и глубину под собой.
В RS3600D объединены два частотных канала. Канал 3600 кГц работает на мелководье и в почти стоячей воде: измеряет скорости от 1 см/с при слепой зоне у поверхности всего 5 см. Канал 1200 кГц берёт глубины до 40 м. Вертикальный луч 600 кГц даёт глубину до 100 м с точностью один сантиметр плюс 0,1 % глубины. Погрешность скорости течения 0,25 % плюс 2 мм/с.
Прибор компактный: два килограмма, диаметр 126 мм, питание 12 В, обмен по последовательному порту. Именно поэтому он без переделок встаёт на наш катамаран.
Что измеряем за один проход
Три результата из одного галса поперёк реки
Расход воды
Сколько кубометров в секунду проходит через створ. Лодка пересекает реку, прибор пишет скорости по слоям, программа умножает их на площадь живого сечения и достраивает неизмеренные слои у поверхности и у дна. Несколько проходов дают контроль сходимости.
Скорости по слоям
Не одна средняя скорость, а полный разрез: где вода идёт быстрее, где стоит, где у дна поток разворачивается назад. Это исходные данные для расчёта размывов, разбавления сбросов и условий судоходства.
Глубина и живое сечение
Вертикальный луч даёт профиль дна по створу, а привязка ко дну показывает, не ползёт ли само дно. Вместе с нашим эхолотом это полноценный промер, который идёт в тот же проект.
Так выглядит результат одного прохода: разрез русла по створу, где цветом показана скорость течения на каждом слое, а чёрной линией — дно. Красное — быстрая струя, синее — слабое течение у берегов и у дна. Иллюстрация из материалов производителя; наши разрезы по конкретным створам передаём заказчику в составе протокола.
Почему на безэкипажном катамаране
Расход воды нужнее всего тогда, когда в воду лезть не хочется: в паводок, на быстрой струе, под мостом, у водосброса. Катамаран MOL'T Boat идёт по створу без человека на борту, держит линию по спутниковой навигации и повторяет проход столько раз, сколько требует методика. Оператор стоит на берегу.
Второе преимущество — курс. Точность направления течения напрямую зависит от того, насколько точно известен курс прибора. Встроенный магнитный компас профилографа сбивается рядом с металлом: у моста, причала, шпунта. На нашем катамаране курс берётся со спутникового приёмника, и прибор получает его по штатному каналу. Производитель сам рекомендует такой режим для сложной магнитной обстановки.
Третье — прибор работает в связке с остальным оборудованием лодки. Эхолот, магнитометр, гидролокатор бокового обзора и профилограф течений пишут в один проект. Заказчик получает промеры, течения и поиск объектов из одного выезда, а не от трёх бригад.
Третье — повторяемость маршрута. Катамаран идёт по заданной линии автоматически и проходит её столько раз, сколько нужно: четыре прохода на расход, пять и больше повторов там, где нужна тонкая структура потока. Человек на вёслах такую линию не удержит, а без совпадения маршрутов проходы нельзя осреднять. Осадка лодки пять сантиметров, поэтому она доходит до самого уреза, где обычная лодка уже садится на дно.
В чём выигрыш по времени
Классическое измерение вертушкой на тросе — это створ, лебёдка, десятки точек по вертикалям и полдня работы бригады. Профилограф на катамаране проходит створ за несколько минут, и расход виден на экране раньше, чем лодка вернулась к берегу.
Когда спутников нет
Гидробот MOL'T Boat умеет работать без спутниковой навигации: координаты на борт передаёт роботизированный тахеометр с берега. Эту схему мы применяем в портах и на закрытых акваториях, где сигнал глушат или экранируют стенки причалов.
Профилограф добавляет к этой схеме ещё один источник. Его лучи привязки ко дну измеряют скорость лодки относительно дна с погрешностью 0,25 %, а значит, от последней надёжной точки лодка может вести счисление пути сама: под мостом, у высокого берега, в узком канале между сваями. Ошибка счисления накапливается с расстоянием, поэтому это резерв и связка, а не замена координат. Но там, где раньше съёмка обрывалась на десятки метров, теперь она продолжается.
Как проходит измерение расхода
- 1
Створ и урезы
Выбираем прямолинейный участок без подпора, закрепляем урезы воды спутниковым приёмником, привязываем уровень к государственной системе высот.
- 2
Проходы
Катамаран пересекает реку от уреза до уреза ровно и медленно, с остановкой у каждого берега. Для одного расхода делаем не менее четырёх проходов в обе стороны.
- 3
Контроль сходимости
Расходы по отдельным проходам сравниваем между собой. Расхождение больше пяти процентов — повод искать причину: подвижное дно, ветер, пузыри под прибором.
- 4
Обработка
Достраиваем неизмеренные слои у поверхности и у дна, учитываем береговые участки, считаем расход и его средние характеристики по створу.
- 5
Протокол и облако
Заказчик получает протокол расхода, разрез скоростей по створу и профиль дна. Промеры и карта участка лежат в MOL'T Boats Cloud, доступ по ссылке.
Три маршрута лодки — три разных результата
Створ даёт расход, продольный проход — положение струи, зигзаг — поле скоростей по всему руслу
Створ поперёк реки
Лодка идёт от уреза до уреза по прямой линии, не менее четырёх раз в обе стороны. Результат — расход воды, площадь живого сечения, средняя скорость и разрез течения по створу. Это единственный маршрут, который даёт расход в кубометрах в секунду.
Продольный проход по стрежню
Непрерывная запись вдоль русла. Видно, где поток разгоняется — на перекатах и в сужениях у мостов, и где почти стоит — в ямах, за опорами, у выпуклых берегов. Здесь же положение динамической оси потока: к какому берегу прижата основная струя. Попутно пишется профиль дна.
Зигзаг по руслу
Лодка идёт змейкой от берега к берегу, без холостых разворотов: каждая ветка — рабочая линия поперёк потока. За один проход по участку набирается поле скоростей на площади, а не в одном створе. Быстрый способ найти настоящий стрежень и зоны застоя на километрах русла.
Модель течения вместо одной цифры
Из набора проходов собирается связная картина: скорость и направление воды в каждой точке по всем слоям от поверхности до дна. Такие данные обрабатываются стандартными средствами — например, открытым пакетом Velocity Mapping Toolbox, созданным для сборки поля течения из множества проходов профилографа.
Дальше эта картина ложится на нашу же цифровую модель дна, снятую эхолотом в том же выезде. Получается объёмная модель участка: рельеф дна и поток над ним. На ней видно то, чего не покажет ни один отдельный замер, — куда идёт основная масса воды, где она тормозит и, значит, где оседают наносы.
Что это даёт проекту расчистки русла
| Что снимаем | Что из этого следует для проекта |
|---|---|
| Расход в узловых створах: выше и ниже слияния, в каждом рукаве ниже разветвления | Как делится сток между рукавами. Если в протоку идёт малая доля воды, расчищенное русло заплывёт снова — это видно до начала работ, а не после |
| Поле скоростей по площади: зигзаг и повторные створы | Участки потенциального заиливания: где скорость ниже неразмывающей, там наносы вернутся первыми. Проектировщик заранее знает, какие места придётся чистить повторно |
| Продольный проход по стрежню | Положение динамической оси потока: где вести прорезь, чтобы река сама её поддерживала, и где будет подмываться берег |
| Скорости у мостов, на перекатах и в ямах | Узкие места по пропускной способности и размыв у опор — то, что определяет уровни в паводок сильнее, чем толщина ила |
| Измеренный расход вместе с уклоном водной поверхности и сечениями из промеров | Шероховатость русла для гидравлического расчёта. Без измеренного расхода её берут наугад, и расчёт «до и после расчистки» повисает |
| Повторная съёмка после работ | Проверка, изменилось ли распределение скоростей так, как рассчитывал проект, и прогноз повторного заиления |
Точную стоимость рассчитываем по вашему объекту — пришлите ТЗ или границы участка.
Как это выглядит на реке: Ница в Ирбите
20 сентября 2026 года профилограф отработал первый выезд на реке — на Нице в Ирбите, где летом мы снимали русло эхолотом. Вечерний выход, двое в поле: два створа на расход воды и продольный ход по руслу на поле скоростей.
Координаты — от спутникового приёмника в режиме RTK, с точностью в сантиметры: без точной привязки створ растягивается или сжимается, и площадь живого сечения уезжает вместе с ним. Каждый створ прошли четыре раза, от берега до берега и обратно.
Створ 1: узкое место
Ширина 35,7 метра, наибольшая глубина 2,7 метра. Расход воды 19,80 кубометра в секунду, площадь живого сечения 79,9 квадратного метра, средняя скорость 0,248 метра в секунду. Четыре прохода разошлись на 5,6 процента.
Цветом на разрезе — скорость на каждом слое, штриховкой — слои у поверхности (до 0,9 метра) и у самого дна: их прибор не видит, они достроены расчётом. На мелком створе доля таких слоёв велика, и расчётная неопределённость вышла 11,8 процента — выше предела метода в ±10 процентов. Для отчётного расхода такой створ не годится, его переносят поглубже. Лист сообщает об этом сам, отдельной строкой.
Створ 2: широкий плёс
Ширина 68,5 метра, наибольшая глубина 5,6 метра. Расход воды 88,82 кубометра в секунду, площадь живого сечения 273,7 квадратного метра, средняя скорость 0,325 метра в секунду. Проходы разошлись на 2,0 процента, расчётная неопределённость 4,9 процента — предел метода выдержан.
Расходы двух створов отличаются в четыре с половиной раза не по ошибке: створ 1 стоит выше по течению на другом рукаве, через него идёт малая доля стока. Такое деление воды по рукавам и есть рабочий ответ для проекта расчистки — рукав, которому достаётся мало воды, заиливается сам собой.
расход воды в узком створе, четыре прохода
расход на широком плёсе, неопределённость 4,9 %
скорость в стрежне — самой быстрой струе потока
Поле скоростей по руслу
Продольный ход вдоль русла — непрерывная запись на 373 метра. По 247 вертикалям построено поле скоростей на всю ширину потока.
Скорость в стрежне 0,65 метра в секунду, средняя по участку 0,36, у берегов 0,14. Глубины от 3,9 метра в среднем до 5,8 наибольшей.
Струя прижата к одному берегу, у противоположного вода почти стоит. Там, где поток теряет скорость, он роняет взвесь: это и есть будущие места отложения наносов — их видно до того, как они наросли.
Русло и поток меряются вместе
Наносы считают не только по слою ила на дне. Промер даёт форму русла, профилограф — скорость воды над этой же формой, и вместе они складываются в модель настоящего участка реки. По ней видно, где поток теряет силу и начинает ронять частицы, — то есть где слой ила растёт сейчас и куда он вернётся после расчистки. Обе съёмки выполняет один катамаран за один выезд.
Кому это нужно
Шесть групп задач, где расход и скорости течения нужны по нормативу или по договору
Изыскателям и проектировщикам
Инженерно-гидрометеорологические изыскания под мосты, переходы трубопроводов, водозаборы и выпуски, берегоукрепление, малые ГЭС. Расход, скорости и морфоствор в одном выезде и в одном отчёте.
Водопользователям
Водоканалы, ТЭЦ, ГОКи, заводы. Фактический забор и сброс воды в подводящих и отводящих каналах, баланс по участку, сверка с показаниями стационарных расходомеров.
Гидроэнергетике
Приток и сброс, поле скоростей в нижнем бьефе, у водосбросов и рыбозащитных сооружений, размывы у сооружений. Серии расходов при разных уровнях для кривой расхода.
Портам и речным администрациям
Скорости течения на судовом ходу, в подходных каналах и у причалов на осадке судна. Заносимость прорезей и контроль дноуглубления.
Министерствам и муниципалитетам
Обследование русел на пропускную способность перед расчисткой и защитой от паводка: расход, скорости, промеры, заиление. Именно такие работы мы ведём по реке Нице в Ирбите.
Экологам и рыбоохране
Исходные данные для расчёта ущерба водным биоресурсам, зона смешения при сбросе сточных вод, скорости на нерестилищах, прогноз распространения аварийного сброса.
Спектр работ с профилографом
| Задача | Что получает заказчик |
|---|---|
| Расход воды на речном створе | Протокол расхода, разрез скоростей, профиль дна по створу |
| Расход в канале: оросительном, отводящем, сбросном | Расход и поле скоростей на малых глубинах, канал 3600 кГц |
| Учёт забора и сброса воды предприятием | Расходы по 2–4 створам и баланс по участку |
| Кривая расхода на посту | Серия расходов при разных уровнях, связь «уровень — расход» |
| Поле скоростей у ГТС, водозабора, опор моста | Карта течений по площади, скорости у дна, заключение о размыве |
| Течения в водохранилище, пруду-охладителе | Циркуляция и перенос тепла по слоям, температура воды |
| Зона смешения и разбавления сбросов | Скорости и расход в месте выпуска для расчёта разбавления |
| Русловые процессы и заиление | Повторные съёмки, выявление подвижного дна, деформации у сооружений |
| Промеры и контроль дноуглубления | Съёмка до и после, объёмы, план промеров в облаке |
| Совмещённая съёмка за один выезд | Глубины, течения, магнитометрия и боковой обзор в одном проекте |
| Модель течения по участку русла: зигзаг и продольный проход | Карта скоростей по площади, положение стрежня, участки потенциального заиливания |
| Обоснование проекта расчистки русла и дноуглубления | Деление стока по рукавам, скорости до и после работ, данные для гидравлического расчёта |
Одна лодка, один выезд, один проект
Главное отличие от «купить прибор и лодку по отдельности» — не сам профилограф, а то, что промеры, течения, магнитометрия и боковой обзор снимаются одним катамараном за один выезд и ложатся в один проект в облаке. Заказчик экономит мобилизацию и получает согласованные данные вместо трёх отчётов от трёх бригад.
Данные в облаке
Промеры, карта участка, треки проходов и файлы измерений хранятся в MOL'T Boats Cloud: заказчик открывает проект по ссылке, видит съёмку на карте и скачивает результат. Расход воды и разрез скоростей сейчас считаются в штатной программе прибора и передаются протоколом; показ разреза течений и расчёт расхода прямо в облачной платформе мы встраиваем — обвязка для этого в системе уже есть.
Прибор говорит на открытом формате данных, поэтому записи читаются и сторонними программами обработки. Если у заказчика свой гидролог — он получит сырые файлы и сможет пересчитать всё сам.
Честно о пределах метода
Профилограф не измеряет воду мельче примерно 0,3 м: слепая зона у поверхности плюс заглубление самого прибора. Профиль течения строится до 40 м глубины; глубину вертикальный луч возьмёт и до 100 м. В напорных трубопроводах прибор не работает — только открытый поток.
Волнение мы этим прибором не измеряем: режим волновой съёмки производителем не заявлен. Мутность и твёрдый сток по силе отражённого сигнала возможны только после калибровки пробами воды и оговариваются отдельно. По формуляру поставщика прибор рассчитан на воду от +5 до +35 °C, поэтому работы на Урале планируем с мая по октябрь.
Семейство профилографов CHCNAV внесено в Государственный реестр средств измерений под номером 93471-24. Статус конкретной модификации и поверку для отчётности, где требуется поверенное средство измерения, подтверждаем у поставщика до начала работ и сообщаем заказчику прямо.
Отдельно о съёмке поля скоростей. Один проход — это мгновенный снимок: пульсации потока в нём остаются, и общая картина видна, а тонкая структура — нет. Поэтому расход считаем по четырём проходам с контролем сходимости, а для деталей течения повторов нужно около пяти — такую цифру дают исследования по осреднению проходов профилографа. И любая карта скоростей относится к тому уровню воды, при котором снята: в паводок струя идёт иначе, поэтому для проектов, где важен паводок, съёмку повторяют при высокой воде.
Похожая задача?
Расход воды, скорости течения, промеры и обследование русла мы выполняем своими силами и на своём оборудовании, без субподряда: катамараны MOL'T Boat, профилограф течений, однолучевые и многолучевой эхолоты, магнитометр, спутниковые приёмники и роботизированный тахеометр для работы без GNSS. База в Екатеринбурге, работаем по всей стране.
Для расчёта достаточно прислать техническое задание или просто описать задачу: река или канал, примерная ширина, что нужно получить — расход, поле скоростей, промеры или всё вместе — и сроки. Если объект в погранзоне или требует разрешений на полёты и допуска, мы возьмём оформление на себя.
Частые вопросы
Чем измерение профилографом лучше вертушки?
Вертушка даёт скорость в одной точке за раз, и на створ уходит полдня. Профилограф пишет скорости по всем слоям сразу на каждом метре прохода, поэтому расход получается за несколько минут, а вместе с ним — полный разрез течения и профиль дна. Вертушка остаётся уместной на ручьях, куда лодка не пройдёт.
Можно ли измерить расход в паводок?
Да, для этого безэкипажная лодка и нужна: люди остаются на берегу. Ограничение по температуре воды — от +5 °C по формуляру поставщика, поэтому пик весеннего половодья при ледяной воде обсуждаем отдельно.
Сколько проходов нужно для одного расхода?
По методике — не менее четырёх проходов в обе стороны с контролем сходимости между ними. Для кривой расхода на посту нужна серия измерений при разных уровнях воды, обычно три и больше за сезон.
Получим ли мы промеры глубин в том же выезде?
Да. Профилограф измеряет глубину вертикальным лучом, а рядом на катамаране стоит наш эхолот. Промеры и течения идут в один проект и один отчёт.
Нужен ли профилограф именно ваш, если у нас есть свой прибор?
Нет. Если у вас есть профилограф, а нужен носитель, курс со спутников и обработка в облаке — обсудим установку вашего прибора на MOL'T Boat. Прибор работает по открытому формату данных.
Подходит ли результат для государственной экспертизы?
Расход и скорости включаются в технический отчёт по инженерно-гидрометеорологическим изысканиям по СП 47 и СП 482, смета считается по действующему справочнику базовых цен. Вопрос метрологического статуса конкретной модификации прибора подтверждаем у поставщика до начала работ.
Можно ли получить картину течения по всему руслу, а не только на створе?
Да. Для этого лодка идёт по руслу змейкой, а не только поперёк: каждая ветка зигзага пересекает поток, и за один проход по участку набирается поле скоростей на площади. Дополняет его продольный проход по стрежню. Из набора проходов собирается объёмная картина течения, которая ложится на цифровую модель дна, снятую в том же выезде. Расход при этом всё равно считаем по прямым створам — так требует методика.
Чем профилограф помогает проекту расчистки русла?
Глубины показывают, сколько ила лежит сегодня. Скорости показывают, почему он там лёг и вернётся ли после расчистки. Измерение расхода в рукавах отвечает на главный вопрос: сколько воды реально идёт по протоке, которую собираются чистить. Поле скоростей отмечает участки потенциального заиливания, а измеренный расход вместе с уклоном воды даёт исходные данные для гидравлического расчёта «до и после».
Смежные услуги и статьи
Оборудование с оператором
Этот прибор можно взять на свой объект
Выезжаем со своим специалистом и отдаём обработанный результат, а не сырую запись прибора.
Читайте также
Понравилась статья?
Подпишитесь на наш Telegram-канал — там всё самое свежее из полей.