本发明提供了一种互补式时差法超声波明渠计量装置及计量方法，该装置包括：积算仪、水位传感器以及多个流速传感器，所述积算仪固定于渠道旁的立杆上的机箱内，所述积算仪分别和水位传感器以及多个流速传感器连接，所述水位传感器悬挂于立杆横臂的末端且垂直于渠底安装，所述多个流速传感器均匀分布于明渠上下游两侧；所述积算仪包括处理器，所述处理器用于根据水位传感器采集的水位信息以及流速传感器采集的数据判断当前渠道环境是否具备流速测量环境，不具备则切换至水位流量计量模式，若具备则根据流速传感器采集的回波时差预设通道进行分通道流速采集并分层计算得到每个通道对应的流速。