摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種高新技術(shù)儀器被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。在河流、湖泊、海洋等的水體流量測驗中，一項具有快速、經(jīng)濟(jì)、有效的高精度水文測流儀器，聲學(xué)多普勒流速剖面儀被廣泛引入。本文首先對聲學(xué)多普勒流速剖面儀進(jìn)行了概述，并此基礎(chǔ)上對聲學(xué)多普勒流速剖面儀在水文測驗中的優(yōu)勢進(jìn)行了探討，最后，總結(jié)了聲學(xué)多普勒流速剖面儀使用時的注意事項。

　　關(guān)鍵字：聲學(xué)多普勒流速剖面儀水文測驗應(yīng)用研究

　　一、 ADCP的概述

　　ADCP全名為Acoustic Doppler Current Profiler，也就我們所說的聲學(xué)多普勒流速剖面儀。ADCP使得水文測驗技術(shù)日趨成熟，并且為我國河流、湖泊提供了技術(shù)上的資料。自我國上世紀(jì)末，引進(jìn)第一部 ADCP 之后，ADCP在我國便作為一種全新的流量測驗方法，并且已經(jīng)在水文測量中，得到了較廣泛的應(yīng)用。

　　(一)、基本原理

　　ADCP基于聲學(xué)多普勒原理：利用觀察者與聲源之間的相對運(yùn)動，使得觀察者觀察到的聲波頻率發(fā)生改變的一種現(xiàn)象�；�于聲學(xué)多普勒原理，使得ADCP能夠有效地利用聲波，并且通過ACDP與水流的相對位置來遙測水流的速度在具體應(yīng)用時，ADCP向水中發(fā)射固定頻率的聲波短脈沖，使得測量高精度、快速、高效。當(dāng)這些脈沖碰到水中的固定散射物，如浮游生物和泥沙等，就會發(fā)生發(fā)射。于是，ADCP就可以通過這些反射來得到回波信號，然后通過相應(yīng)的處理得到水流流速。

　　(二)、ADCP的分類

　　面對著不同地理環(huán)境的水文情況，為了提高水文測量的效率。于是，有效地將ADCP進(jìn)行分類是必不可少的。ADCP主要分為窄帶、和寬帶兩種類型。窄帶ADCP具有測量回波序列的相關(guān)系數(shù)及相位差，鏟除粗差、精確地計算流速的特點。其優(yōu)點是流速標(biāo)準(zhǔn)誤差小，空間和時間分辨率高。而寬帶ADCP由兩個或兩個以上的編碼脈沖波系列組成，具有脈沖延遲較短、不便的特點。

　　二、 ADCP在水文測驗中的優(yōu)勢

　　ADCP給水文測量工作帶了諸多便捷、高效。并使得聲學(xué)多普勒流速剖面儀這項全新技術(shù)在水利行業(yè)的廣泛應(yīng)用。ADCP現(xiàn)已在長江水文測驗中得到了廣泛的應(yīng)用推廣，給予了長江流域水文測量帶來了省時省力的優(yōu)點。ADCP將物理上的知識與研究與實際水文測量應(yīng)用相結(jié)合，通過總結(jié)，ADCP具有以下幾點優(yōu)勢：

　　(一)、ADCP運(yùn)用動態(tài)的方法進(jìn)行水文測量

　　ADCP運(yùn)用動態(tài)的方法進(jìn)行水文測量主要是區(qū)別于傳統(tǒng)流速儀的測量方法：靜態(tài)方法。也就是傳統(tǒng)流速儀是固定的。而ADCP測量時隨著測量船運(yùn)動過程來進(jìn)行測量。與傳統(tǒng)的流速儀測量相比，ADCP并不像傳統(tǒng)流速儀那樣要求測流斷面垂直于河岸，測船航行的軌跡可以是斜線或者是曲線。ADCP所測得垂線、子斷面也可以很多，每條垂線上的測點也可以很多。

　　(二)、ADCP的可配有多種工作模式

　　一臺ADCP儀器可以配置多種模式，以便適應(yīng)于中國復(fù)雜多變的水流條件。它ADCP還擁有專門制定的標(biāo)準(zhǔn)模式，可以普遍適用于大多數(shù)的水文測量環(huán)境。高精度、高分辨率模式可以用于在淺水、低流速的水文情況的測量。安裝了多種配置模式的ADCP可以根據(jù)不同的水文環(huán)境保持自身受動流場不擾、測驗時間短、測速的范圍大等特點。

　　(三)、合理零盲區(qū)專利技術(shù)

　　ADCP結(jié)合了“零盲區(qū)”技術(shù)，應(yīng)用于1200khz ADCP。因此，1200khzADCP可以適用于更淺水深的河流和湖泊，可提高有效的測量精度，相對于傳統(tǒng)測量儀在尺寸、重量、盲區(qū)都大大的減小。使得我國北方的河流水文測量，通過使用ADCP，監(jiān)測河道成為了可能，并且提高了測驗的精度。

　　三、 ADCP使用時的注意事項及改進(jìn)

　　在實際運(yùn)用ADCP的過程中，還存在著許多的缺陷。如：ADCP由于其聲波 因其受含沙量、河床流沙和船體等影響較大，使得 ADCP 在一些水文測量的條件下，ADCP的使用受到了很大的制約。對于數(shù)據(jù)的選取，將哪些位置作為一次ADCP測驗的最大流速 , 系統(tǒng)難以把握。對于測驗水文環(huán)境的特征與傳統(tǒng)方式的測驗資料結(jié)合與銜接問題，目前還不能很好地把握。對此，對于ADCP使用時的注意事項及改進(jìn)策略是十分必要的。

　　(一)、ADCP使用時的注意事項

　　在ADCP的使用時，首先是安裝的問題，如何合理的安裝必須參照ADCP技術(shù)安裝說明而來，不能隨意改變ADCP的位置。其次，對于使用ADCP進(jìn)行水文的應(yīng)用測量，應(yīng)當(dāng)注意河床走沙、高含沙量、磁場影響等對于ADCP精確有影響的問題。對于河床走沙，由于ADCP在應(yīng)用水文測量時，是假定河流底部固定不運(yùn)動，當(dāng)當(dāng)發(fā)生河床走沙現(xiàn)象后，會致使ADCP其誤將河床泥沙的運(yùn)動速度當(dāng)作水流速度的一部分而產(chǎn)生錯誤。于是對于這一問題，技術(shù)人員在測量前應(yīng)當(dāng)事先估測。對于高含沙量問題，可能會導(dǎo)致ADCP在測量的過程中難以正確接收數(shù)據(jù)，于是，在使用ADCP的時候，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體水文環(huán)境來更改ADCP的測量模式。而對于磁場影響這一問題，使用ADCP時應(yīng)當(dāng)注意非鐵質(zhì)測船或外接羅經(jīng)的方法，加以解決這一問題。

　　(二)、ADCP使用的改進(jìn)策略

　　1、使用多種數(shù)據(jù)抽取方法

　　ADCP盡管可以獲得比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，但對于ADCP測量的數(shù)據(jù)，不應(yīng)當(dāng)僅僅只是使用單一的 ADCP 測量數(shù)據(jù)。在實際的應(yīng)用中，由于太多的限定條件，會使得ADCP的測量存在許多的誤差因子。所以，對于ADCP技術(shù)的改良，應(yīng)當(dāng)使用多種抽取數(shù)據(jù)的方法，在多個特定位置獲得的瞬時流速數(shù)值作為該位置的流速。對于ADCP 實測最大流速，在符合水文測驗的要求下 , 應(yīng)當(dāng)滿足通過平均計算的原則。

　　2、結(jié)合傳統(tǒng)水文測量應(yīng)用經(jīng)驗

　　ADCP 的應(yīng)用范圍大多仍然局限在工程測量方面，在現(xiàn)實的水文測量過程中，未能非常廣泛地將ADCP作為水文工作的基本測驗手段 。傳統(tǒng)的水文測驗方式，是一種非常經(jīng)典的流速 、 流量測驗方法。在現(xiàn)實應(yīng)用ADCP時，由于ADCP擁有者一定的局限性，使得測驗工作存在著許多的誤差。于是可以鑒于傳統(tǒng)測驗方式中的合理性，使ADCP結(jié)合傳統(tǒng)測驗方式，盡量在消除誤差影響的條件下，以獲取穩(wěn)定的真實水文流速。

　　四、 結(jié)束語

　　如今的水文測驗研究中，ADCP水文測驗一直是受我國研究人眼重視的一項工程。但是在實際水文測驗中，還發(fā)現(xiàn)了一些問題。對于這些問題的解決，我們引入多種數(shù)據(jù)抽取方法。并使得ADCP與傳統(tǒng)的水文測驗相結(jié)合，使得我國ADCP在水文測驗的推廣與應(yīng)用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[2] 田淳、劉少華，聲學(xué)多普勒測流原理及其應(yīng)用[M]，黃河水利出版社，2009.

　　[2] 鐘海青. 教學(xué)模式的選擇與運(yùn)用. 北京師范大學(xué)出版社，2010.

　　[3] 余文森. 有效教學(xué)的理論和模式. 福建教育出版社，2011.

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