ADCP全稱為Acoustic Doppler Current Profilers，即聲學(xué)多普勒流速剖面儀，是二十世紀(jì)80年代初發(fā)展起來(lái)的一種新型測(cè)流設(shè)備。 它利用多普勒效應(yīng)原理進(jìn)行流速測(cè)量。ADCP因其原理的優(yōu)越性，突破傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)為基礎(chǔ)的傳感流速儀，用聲波換能器作傳感器，換能器發(fā)射聲脈沖波，聲脈沖波通過(guò)水體中不均勻分布的泥沙顆粒、浮游生物等反散射體反散射，由換能器接收信號(hào)，經(jīng)測(cè)定多普勒頻移而測(cè)算出流速。ADCP具有具有不擾動(dòng)流場(chǎng)、測(cè)驗(yàn)歷時(shí)短、測(cè)速范圍大等特點(diǎn)。

　　2. 與傳統(tǒng)測(cè)流方式的異同

　　2.1 ADCP 測(cè)驗(yàn)的必要性流量測(cè)驗(yàn)是水文工作的主要任務(wù)之一， 使用旋漿式流速儀法傳統(tǒng)的流量測(cè)驗(yàn)手段， 由于其歷時(shí)長(zhǎng)、自動(dòng)化程度低等固有的缺點(diǎn)，難以滿足目前測(cè)流任務(wù)的需要。而ADCP 利用聲學(xué)多普勒原理能直接測(cè)出斷面的流速剖面，具有不擾動(dòng)流場(chǎng)、歷時(shí)短、測(cè)速范圍廣、采集數(shù)據(jù)量大等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以極大程度地減小勞動(dòng)強(qiáng)度、增加工作效率、提高現(xiàn)代化水平，成為本次流量測(cè)驗(yàn)的首選方式。

　　2.2 測(cè)量原理基本一致。與傳統(tǒng)的人工船測(cè)，橋測(cè)，纜道測(cè)量，和涉水測(cè)量的基本原理一樣：在測(cè)流斷面上布設(shè)多條垂線，在每條垂線處測(cè)量水深并測(cè)量多點(diǎn)的流速?gòu)亩玫酱咕€平均流速，但ADCP所測(cè)的垂線可以很多，每條垂線上的測(cè)點(diǎn)也很多。

　　2.3 不同之處。傳統(tǒng)流速儀法是靜態(tài)方法。流速儀是固定的。ADCP方法是動(dòng)態(tài)方法。ADCP在隨測(cè)量船運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。傳統(tǒng)流速儀法要求測(cè)流斷面垂直于河岸。ADCP方法不要求測(cè)流斷面垂直于河岸。測(cè)船航行的軌跡可以是斜線或曲線。

　　3. 實(shí)際應(yīng)用

　　3.1 使用方法。ADCP是將儀器的水下?lián)Q能器垂直放入水中，用人工從一岸拉到另一岸時(shí)，可采集到計(jì)算流量所需要全部資料，包括水深、水流速度和儀器在水流中的水平位置，通過(guò)2個(gè)測(cè)回得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出最后的數(shù)據(jù)。

　　3.2 較流速儀法優(yōu)勢(shì)明顯。在國(guó)內(nèi)近年來(lái)ADCP應(yīng)用的比較少，測(cè)流設(shè)備一直用的都是流速儀，因?yàn)榱魉賰x造型小，重量輕，攜帶方便，適用與小河、渠道、徑流試驗(yàn)站等等，用以測(cè)定過(guò)水?dāng)嗝嬷蓄A(yù)訂測(cè)點(diǎn)時(shí)段平均流速。通過(guò)布設(shè)測(cè)線、垂線測(cè)點(diǎn)數(shù)，根據(jù)水流條件來(lái)進(jìn)行測(cè)流。流速儀和ADCP的基本原理是一樣的，都是通過(guò)測(cè)出垂直干線的流速、流量相加得出斷面流量，通過(guò)在橋測(cè)斷面多次采用ADCP測(cè)流與流速儀測(cè)流做比較，由于ADCP測(cè)流較快，流速儀較慢，在相差1個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)得出的成果誤差在2.6之內(nèi)，在允許的誤差范圍內(nèi)。但ADCP不用布設(shè)測(cè)線、垂線點(diǎn)，計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單，其操作比流速儀更加方便、快捷。

　　3.3 過(guò)水量統(tǒng)計(jì)。在輸水期間，水文站在倒虹吸出口和下游第三店布設(shè)的兩個(gè)測(cè)流斷面，沒個(gè)斷面每天測(cè)流兩次，分別為早上8點(diǎn)、下午16點(diǎn) 。在計(jì)算累計(jì)過(guò)水量時(shí)，利用了早上8點(diǎn)、下午16點(diǎn)兩次測(cè)流數(shù)據(jù)相加、除2，得出平均數(shù)乘以8小時(shí)，單位按秒計(jì)算；將下午16點(diǎn)、 第二天早上8點(diǎn)的兩次測(cè)流數(shù)據(jù)相加、除2，得出平均數(shù)乘以16小時(shí)，單位同樣按秒計(jì)算。將計(jì)算出的兩次測(cè)流數(shù)據(jù)相加得出日累計(jì)過(guò)水量。

　　4. 測(cè)量成果

　　引黃濟(jì)津輸水工作于2010年10月24日正式開始，截止2011年4月11日輸水結(jié)束，輸水期170天。倒虹吸出口斷面累計(jì)過(guò)水量7.13億立方米，測(cè)流測(cè)次為278次；第三店斷面累計(jì)過(guò)水量6.69億立方米，測(cè)流測(cè)次為265次，報(bào)工作做到了無(wú)錯(cuò)報(bào)、無(wú)漏報(bào)、無(wú)遲報(bào)。測(cè)流的有效數(shù)據(jù)，得到了兩省代表的認(rèn)可。輸水測(cè)流任務(wù)的圓滿完成，ADCP在其中發(fā)揮了不可替代的重要作用。

　　5. 應(yīng)用中的局限性分析

　　5.1 采用ADCP測(cè)驗(yàn)速度快、效率高，一般情況下要以來(lái)回2次測(cè)量的平均值作為最后的測(cè)量成果，但由于2次測(cè)量的線路不一定相同，并且不一定在要求的測(cè)驗(yàn)斷面上，這就給要求嚴(yán)格的測(cè)驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)帶來(lái)了麻煩。例如過(guò)水?dāng)嗝婷娣e、水面寬、最大水深和最大流速等水文要素的表示等。

　　5.2 ADCP的測(cè)驗(yàn)成果與傳統(tǒng)測(cè)驗(yàn)成果的銜接問題，生成的測(cè)流報(bào)告和大量數(shù)據(jù)仍然需要手工錄入各種記載表，一定程度上與其測(cè)流過(guò)程的高速高效不相匹配。

　　5.3 ADCP是聲學(xué)測(cè)驗(yàn)設(shè)備，較多的泥沙顆粒將會(huì)削弱儀器聲波的發(fā)射和接收，所以測(cè)量成果受河流含沙量的影響較大。

　　6. 結(jié)語(yǔ)

　　隨著水文測(cè)報(bào)新技術(shù)的應(yīng)用，水文現(xiàn)代化新儀器新設(shè)備的更新和普及，水文服務(wù)領(lǐng)域的不斷拓展，新時(shí)期的水文工作對(duì)我們職工提出了新的、更高的要求。ADCP作為一種先進(jìn)的流量測(cè)驗(yàn)設(shè)備，其具有的優(yōu)勢(shì)，與現(xiàn)代水文的高標(biāo)準(zhǔn)、高精度、高效率的要求相適應(yīng)，我國(guó)自20 世紀(jì)90 年代初引進(jìn)第一部ADCP以來(lái)，ADCP作為一種新的流量測(cè)驗(yàn)手段已經(jīng)得到了較大范圍的應(yīng)用，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。