浅议 ADCP在中小河流水文测验中的应用

浅议 ADCP在中小河流水文测验中的应用

张 立

南宁一滴水软件有限公司 广西南宁 530222

摘 要：水文工作与国家建设和人民群众的安全息息相关，科学技术在水文建设中的应用也是时代进步的重要标志。目前，中国的水文建设在当代人民的生活中发挥着重要作用。由于科学和技术的发展,在我国越来越多的科学和技术手段用于水文测验，数据传输与分析，其成果广泛应用于国防、科研和国民经济各领域。科学技术的应用进一步提高了水文领域的总体科技含量，在水文工作中发挥了重要作用。本文主要研究多普勒声速剖面。通过分析ADCP在水文工程中的应用及其基本原理，学习ADCP在中小河流水文测验中的应用，学习多普勒声学仪器在流量剖面中的应用，提高对ADCP的理解。

关键词：中小河流；水文测验；ADCP；发展前景；

前 言：ADCP是利用声学多普勒理论开发的一种能够实时测量河流流速和流量的仪器。它诞生于1981年的美国，随着技术的不断改进和发展，逐渐从原来的海洋测量扩展到河流流量测量，从而提高了测量的精度。文章结合笔者多年的专业经验，从参考点出发，分析了ADCP在水文测验中的应用原理，并简要介绍了ADCP在中小河流水文测试中的应用。

1 关于ADCP的概述

1.1 ADCP的概念

它的全称为AcousticDopplerCurrentProfilers ADCP。用多普勒声速测量了棉结节切割,这种先进的技术应用于边缘测量系统。ADCP作为高新技术应用于水文测验，是社会科学技术发展的一项重要发明。

1.2 ADCP在水文测验工作中的作用

ADCP突破了传统的中小河流测验方法和手段，能在测量流速的同时。进行断面扫描，并通过内部软件在测验任务完成的流出断面流量。不容易受到外部的干扰,测试的范围内可以检测和记录的瞬时记忆,与传统的测量技术相比具有更好的专业性,对测定功能和意义的幅度也扩大了。在快速发展过程中，充分证明ADCP技术完全能胜任中小河流测验任务和信息采集，并可对流域结构进行调查监测，最后能保障流量监测需求。

1.3 ADCP工作原理分析及测量方式

ADCP(声学多普勒速度剖面)是一种通过与声波相关的声学传感器测量水中声波速度的设备。首先,必须由水声换能器在水中发射和声频脉冲声脉冲波在水中,传输过程中遇到悬浮粒子和杂质时,悬浮粒子会将脉冲反射回声换能器接收到的脉冲信号在水中依流速大小是不同的,通过计算不同频率来确定水之间的频率差。自从水文用ADCP配备了四个声学传感器,可以动态地测量水的速度测量时,从几个不同的角度和声学脉冲声换能器还提供了多次数值测量水的速度,从而使达到更准确的测量数据。声脉冲测量方法还可以同时测量流量断面的速度剖面和流量速率。声学脉冲由声学传感器发射和接收，提高了测量的精度和稳定性，使ADCP能够在大多数河流和水情下进行流量测量。目前，ADCP测量水速的主要方法是导航测量和定点测量。动态测量包括在船体的水下部分安装ADCP，并在船体运动过程中检查水体。由于ADCP在数据测量时处于运动状态，因此测量值是在船体上测量的相对值。固定点测量是使用安装在水流中固定点的ADCP对水体进行的测量。由于该仪器被固定在一个点进行数值测量，因此水体的实测值是实际值，可以直接应用于后期数据处理。

2 关于ADCP在传统水文测验中的应用

通过比较ADCP与旋桨流速仪在水文测验项目中的比测。ADCP具有在测量流速时同时测量河底地形，一次走航后直接流出断面流量，断面最大流速、最小流速、平均流速，提高了水文测验工作的效率和质量。

3 浅谈ADCP在中小河流水文监测中的应用

3.1 中小河流的水文测验的目的以及特点

一般来说，中小河流主要是指与人们日常生活有关的水体、河流和湖泊。可以说，中小河流的水文特征对人们的日常生活有着非常重要的影响。中小河流的水情和水文采样可以有效促进农业发展，为防汛抗旱提供重要保障。具有柔性的中小河流水体极易受到外界影响，导致水质、水域面积、水流速度发生变化，进而影响周边居民的生活和农业发展。因此，实现对中小河流的水文测试，有助于了解水体变化规律，做好相应的预防工作，避免水体发生变化，减少水体周围水环境变化的影响。由于中小河流的灵活性，在中小河流进行的测量容易受到水情的影响，应特别注意水文测试。

3.2 ADCP在中小河流中的水文测验

在对中小型河流进行水文测验时，ADCP首先向水体发出固定频率的声脉冲，与悬浮水体发生碰撞。然后，ADCP接收反射波，计算初始声波脉冲频率和反射波频率之间的差值。利用ADCP方程计算水体流速。在实际水文测验中，许多因素干扰声脉冲频率，导致反射声脉冲频率波动和测量流速失真。在测量中小型河流的流量时，水文运动会引起水体的变化，从而影响ADCP测量的流量。在流量测量中，水迹影响声脉冲的反射频率。并且杂质表面有一层粘性物质。当声脉冲与杂质接触时，脉冲的反射不能完成，影响了流量的测量。在流量测量中，由于ADCP频率范围相对固定，只能反射固定范围的声脉冲。因此，当声波脉冲在剧烈运动的水体中发射时，声波脉冲的反射频率受到水体中脉冲反射物质增加的影响。 比如说，在中小型河流洪峰期，由于水体的强烈运动，沉积物沉积在河床上。随着水体的移动，沉积物会发生翻转。许多泥沙运动会影响ADCP反射的声波脉冲，因此无法准确测量脉冲频率。声脉冲频率的测量也受到不同水体在ADCP检测水流时运动不同的影响。由于中小型河流水体的灵活性，当使用声脉冲测量悬浮水体时，水流的运动会改变悬浮水体的运动方向。声波脉冲发射后，声波传感器在预定范围内不受反射脉冲的影响，影响水流的测量。为了解决ADCP在水文测验中遇到的问题，必须仔细选择测量点，选择稳定的流量。噪声脉冲频率的测量应使尽可能大范围内的噪声脉冲频率不受外界干扰，提高噪声脉冲频率测量的精度。在ADCP水文检验中，通过比较同一水体不同位置的流速，提高了测验的稳定性，保证实测数据的稳定性。

4 关于ADCP的良好发展前景

ADCP在相关中小河流的工程技术应用效果分析是基于常规水文测验和洪水期间相关条件的流量控制和监测的实际应用。该装置是目前最先进的水流量测量装置，其测试结果的准确性和有效性受到水文专家的青睐。ADCP技术的应用提高了水文测试的效率，提高了数据和信息在实施和应用过程中的准确性。公司通过推动ADCP技术的发展，为水文测试系统的建设和水文测试的稳定性做出了贡献。大量的测验结果在实践中引起大家对水资源研究的重视和思考。ADCP未来还会不断拓展，使这种方法测量范围更大，得到更准确的结果有利于水文测验。

结束语：

对不同河段使用ADCP检测方法，可以有效地简化河流检测，提高河流数据的采集密度，加强河流数据的收集。测量精度优势更大，可广泛用于河流水文水资源分配和防汛抗旱；可以有效地改善水文信息的准确性,有效保证我国水文监测数据的准确性和安全性，为科学技术的发展奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]冯万勇.浅谈走航式ADCP在水文测验中的应用，城市建设理论研究（电子版）,2012

[2]孔汪洋.声学多普勒流速剖面仪（ADCP）在长江河道水文测验中的应用推广，科技资讯,2012

[3]曹晓磊,赵胜凯,李占强等.走航式ADCP在水文测验中的应用研究，南水北调与水利科技,2013

[4]赵新智.宽带ADCP在河流流量测验中的实用性研究，中国农村水利水电,2007