ADCP在水文測驗中的應用分析與發展前景

摘 要：流量測驗是水文工作的重要內容，縮短測流歷時、提高流量測驗效率、實現流量在線監測一直是持續探討的水文技術問題。ADCP的出現，實現了流量測驗關鍵性技術的突破。通過介紹ADCP的工作原理，分析ADCP在水文測驗中的應用成果，來探討ADCP這項新技術在水文測驗中的發展前景。

關鍵詞：ADCP；水文測驗；應用分析；發展前景

1 ADCP的工作原理

ADCP是一種利用聲學多普勒原理測量水流速度剖面的儀器。ADCP配備的換能器發射某一固定頻率的聲波，然后聆聽被水中顆粒物散射回來的聲波，假設水體中顆粒物的運動速度與水體速度相同，ADCP通過跟蹤顆粒物的運動（稱為“水跟蹤”）所測量的速度是水流相對于ADCP的速度，測量時，在水跟蹤測量的相對速度中扣除換能器載體的移動速度后及得到水流的絕對速度。

ADCP流量測量原理與傳統流速儀法相同，都是將測流斷面分成若干子斷面，測量每個子斷面內垂線上一點或多點流速和水深，從而得到子斷面內的平均流速和流量，再將各個子斷面的流量疊加得到整個斷面的流量。

2 ADCP的在傳統水文測驗中的應用

2.1 湖北閘水文站概況

湖北閘水文站位于黑龍江省雞西市虎林市楊崗鎮湖北閘水利大隊，集水面積16218km2，控制河長737km，至河口距離為106km，斷面順直長度在1000m以上，兩岸有大堤控制，流速儀測流斷面為“U”型，本河段洪水主要由上游暴雨洪水形成，洪峰歷時時間長，峰高量大。

2.2 洪水期與傳統流速儀法測流對比

該站原測流方式為手搖流速儀纜道法，斷面寬100m左右，布設17條測深測速垂線，最大水深4m左右，采用“一點法”測流歷時超過2小時。利用纜道鉛魚拖拽ADCP，分別以測流斷面的第1條和第17條作為起始標志、結束標志，按照標準進行兩個測回，四個測次測量，歷時0.5小時。縮短了測流時間的同時，ADCP在流量測驗過程中可直接得出流量結果，免去了人工現場記錄、計算，提高了工作效率。

ADCP連續不間斷的測量，在船體行進過程中即可直觀測量出斷面形態、流速分布、斷面深、斷面寬以及流量結果，如表1所示。

將流速儀法與ADCP法測驗成果進行對比，比測試驗結果表明，ADCP儀器穩定性較好、適應性較強且隨機誤差小，可滿足水文測驗精度的要求。

3 ADCP在中小河流水文測驗中的應用

3.1 中小河流水文測驗的目的與特點

中小河流作為與人們日常生活密切相關的水體，它的水文運動直接影響著水體流域范圍內的農業發展與居民的日常生產生活狀況，因此，加強中小河流的水文測驗和水體治理，能夠直接對我國農業發展和防汛抗旱等工作做出重要貢獻。中小河流具有較強的水體靈活性，河流水位、流量的漲落易受到流域內強降雨或冰雪融水的影響，所以在進行中小河流水文測驗前，應提前掌握水體的發展變化趨勢并做好預防工作，才能得到中小河流水文測驗的關鍵性數據。

3.2 ADCP在中小河流水文測驗中的應用

近些年，ADCP 在水文測驗中的成熟應用，使得水文測驗技術取得重大突破，這也為中小河流水文測驗工作的順利開展提供了可靠保障。中小河流的行洪期較短、水位暴漲暴落、峰量大，ADCP作為首選的流量測驗工具，減少了前期準備工作，到達測流斷面后，可利用橋測車拖拽ADCP進行橋測，能夠高速高效地完成水文測驗工作。

中小河流水體在進行劇烈水文運動時，部分河流的水體將涌現大量雜質，同時水面漂浮物也將增多。利用ADCP進行流量測驗，減少了工作人員和水體的直接接觸，提高了野外測驗工作的安全系數。同時，在ADCP測量過程中，可先對ADCP設置較寬測驗參數，對水體進行粗略測量，得出斷面深、流速分布以及河底物質狀態等河流因素實時數據，然后再對ADCP進行符合該河流的具體參數設置，測得精確水文數據。

目前，ADCP具有多種不同脈沖發射頻率及不同型號的產品，在進行中小河流水文測驗時，應針對河流的水深、流速分布、以及水體雜質對脈沖的反射頻率等因素來選擇相適應的ADCP產品，同時選取流速穩定的水體位置進行斷面布設，保證脈沖頻率在最大范圍避免外界環境的影響，進而提升流量測驗數據的準確性。

4 結束語

ADCP以其高效的測量方式及準確可靠的測驗成果，強有力地推動著水文測驗技術的發展，隨著ADCP在水文測驗中應用的日益增多，水文測驗數據的時效性將對我國水利行業的發展提供可靠保證。由于水文測驗的獨特性要求，使得ADCP在一些方面還有待完善，如現階段缺少對ADCP進行專業性檢測的計量單位，底沙運動以及盲區等問題也對測量成果有一定的影響，這也是目前急需解決的問題。但隨著科技的發展以及對ADCP儀器的不斷改進，其測量成果必將更加準確可靠，應用范圍也將更加廣泛。

參考文獻

[1]劉少華.聲學多普勒測流原理及其應用[M].鄭州黃河水利出版社，2013.

[2]GB50179-1993.河流流量測驗規范[S].

[3]GB/T50095-98.水文基本術語和符號標準[S].

[4]賈春澤，左林遠，耿倩倩.ADCP在水文測驗中的應用[J].山東水利，2010（7）：18-19.

[5]吳遠向，胡文麗.淺析ADCP在中小河流水文測驗中的應用[J].科技世界，2013（22）：175-175.