ADCP的引进及在淮河流量测验中的应用

　　1 引言

　　声学多普勒测流技术的发明被认为是流量监测领域的一次革命，这些仪器是近年来国际上流行的一种新型测流仪器。根据工作原理，译为声学多普勒流速剖面仪(丛。ustic一声学、必ppler一多普勒、二叮ent一流速进mfiler一剖面仪，)简称ADCP。据统计，当前在国内ADCP正处于推广普及阶段。仅全国水文行业就配有百多台，通过和传统的方式比较运用，正愈加展示出强大的生命力和良好的发展前景。为进行的尝试，河南省水文系统也积极地投入到引进和应用该仪器的工作之中，经充分的调查研究，在淮河流域的淮滨和班台站率先引进和使用ADCP，对流量测验的精度和时效都有显著的提高。

　　2声学多普勒原理

　　ADCP的流速传感器一般由四个换能器组成。换能器与传感器轴线成一定夹角，每个换能器既是发射器又是接收器。换能器发射某一固定频率的声波，然后接收被水体中颗粒物反射回来的声波。假定颗粒物的运动速度与水体流速相同。当颗粒物的运动方向是朝向换能器时，换能器接收到的回波频率比发射波频率高。当颗粒物的运动方向是背离换能器时，换能器接收到的回波频率比发射波频率低。这种颗粒物的运动引起频率的改变称为声学多普勒频移。

　　3 ADCP的基本工作特点

　　ADCP的工作特点是能够直接测出流量断面的流速剖面和流量，测量时不扰动流场成分，测验过程耗时少，测速适应范围大，测值精度高，安装使用方便等。ADCP在走航测量中采集如下数据:相对流速(由“水跟踪，恻出)，船速(由“底跟踪”测出，或由GPS算出)，水深(由河底回波强度测出，类似于回声测深仪)，船的航行轨迹(由船速和计时数据算出，或由GPS算出)。ADCP走航测量如图1所示。

　　4ADCP与传统方法的相同点和不同点

　　4.1相同点

　　与传统的人工船测、桥测、缆道测量和涉水测量的基本原理一样，都是在测流断面上布设多条垂线，在每条垂线处测量水深并测量多点的流速从而得到垂线平均流速。

　　4.2不同点

　　a.传统流速仪法是静态方法，流速仪固定于水中不同深度逐点施测。而ADCP方法是动态方法，其在随测船移动过程中持续发射脉冲波进行测量。

　　b.传统测量法中的“垂线”的条数有限，一般一个河流断面只设多条垂线，而每条垂线一般测出1~5个不同深度点上的流速。但ADcP在移动过程中所测的垂线可以是非常多的条数。在每条“垂线”上根据设置不同厚度的深度单元，相应测到几十个甚至上百个不同深度点的流速值(起到若干台传统流速仪的作用)。通过软件将各个深度单元的流速数据组合成流速断面，进而计算处理得出测流断面的过水流量。