什么是ADCP? - 声学多普勒流速仪

　　ADCP全称为Acoustic Doppler Current Profilers，即声学多普勒流速剖面仪，是二十世纪80年代初发展起来的一种新型测流设备。 它利用多普勒效应原理进行流速测量。ADCP因其原理的优越性，突破传统机械转动为基础的传感流速仪，用声波换能器作传感器，换能器发射声脉冲波，声脉冲波通过水体中不均匀分布的泥沙颗粒、浮游生物等反散射体反散射，由换能器接收信号，经测定多普勒频移而测算出流速。ADCP具有具有不扰动流场、测验历时短、测速范围大等特点。

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　　2. 与传统测流方式的异同

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　　2.1 ADCP 测验的必要性流量测验是水文工作的主要任务之一， 使用旋浆式流速仪法传统的流量测验手段， 由于其历时长、自动化程度低等固有的缺点，难以满足目前测流任务的需要。而ADCP 利用声学多普勒原理能直接测出断面的流速剖面，具有不扰动流场、历时短、测速范围广、采集数据量大等诸多优点，可以极大程度地减小劳动强度、增加工作效率、提高现代化水平，成为本次流量测验的首选方式。

　　2.2 测量原理基本一致。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：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，但ADCP所测的垂线可以很多，每条垂线上的测点也很多。

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　　2.3 不同之处。传统流速仪法是静态方法。流速仪是固定的。ADCP方法是动态方法。ADCP在随测量船运动过程中进行测验。传统流速仪法要求测流断面垂直于河岸。ADCP方法不要求测流断面垂直于河岸。测船航行的轨迹可以是斜线或曲线。

　　3. 实际应用

　　3.1 使用方法。ADCP是将仪器的水下换能器垂直放入水中，用人工从一岸拉到另一岸时，可采集到计算流量所需要全部资料，包括水深、水流速度和仪器在水流中的水平位置，通过2个测回得出的数据进行比较，得出最后的数据。

　　3.2 较流速仪法优势明显。在国内近年来ADCP应用的比较少，测流设备一直用的都是流速仪，因为流速仪造型小，重量轻，携带方便，适用与小河、渠道、径流试验站等等，用以测定过水断面中预订测点时段平均流速。通过布设测线、垂线测点数，根据水流条件来进行测流。流速仪和ADCP的基本原理是一样的，都是通过测出垂直干线的流速、流量相加得出断面流量，通过在桥测断面多次采用ADCP测流与流速仪测流做比较，由于ADCP测流较快，流速仪较慢，在相差1个小时的时间内得出的成果误差在2.6之内，在允许的误差范围内。但ADCP不用布设测线、垂线点，计算相对简单，其操作比流速仪更加方便、快捷。

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　　3.3 过水量统计。在输水期间，水文站在倒虹吸出口和下游第三店布设的两个测流断面，没个断面每天测流两次，分别为早上8点、下午16点 。在计算累计过水量时，利用了早上8点、下午16点两次测流数据相加、除2，得出平均数乘以8小时，单位按秒计算；将下午16点、 第二天早上8点的两次测流数据相加、除2，得出平均数乘以16小时，单位同样按秒计算。将计算出的两次测流数据相加得出日累计过水量。

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　　4. 测量成果

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　　引黄济津输水工作于2010年10月24日正式开始，截止2011年4月11日输水结束，输水期170天。倒虹吸出口断面累计过水量7.13亿立方米，测流测次为278次；第三店断面累计过水量6.69亿立方米，测流测次为265次，报工作做到了无错报、无漏报、无迟报。测流的有效数据，得到了两省代表的认可。输水测流任务的圆满完成，ADCP在其中发挥了不可替代的重要作用。

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　　5. 应用中的局限性分析

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　　5.1 采用ADCP测验速度快、效率高，一般情况下要以来回2次测量的平均值作为最后的测量成果，但由于2次测量的线路不一定相同，并且不一定在要求的测验断面上，这就给要求严格的测验资料统计带来了麻烦。例如过水断面面积、水面宽、最大水深和最大流速等水文要素的表示等。

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　　5.2 ADCP的测验成果与传统测验成果的衔接问题，生成的测流报告和大量数据仍然需要手工录入各种记载表，一定程度上与其测流过程的高速高效不相匹配。

　　5.3 ADCP是声学测验设备，较多的泥沙颗粒将会削弱仪器声波的发射和接收，所以测量成果受河流含沙量的影响较大。

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　　6. 结语

　　随着水文测报新技术的应用，水文现代化新仪器新设备的更新和普及，水文服务领域的不断拓展，新时期的水文工作对我们职工提出了新的、更高的要求。ADCP作为一种先进的流量测验设备，其具有的优势，与现代水文的高标准、高精度、高效率的要求相适应，我国自20 世纪90 年代初引进第一部ADCP以来，ADCP作为一种新的流量测验手段已经得到了较大范围的应用，具有非常广泛的应用前景。