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1、ADCP在中小河流水文測(cè)驗(yàn)中的應(yīng)用
1 ADCP 的工作原理
ADCP 是一種利用聲學(xué)多普勒原理測(cè)量水流速度剖面的儀器。
ADCP 配備的換能器發(fā)射某一固定頻率的聲波，然后聆聽被水中顆粒物散射回來(lái)的聲波，假設(shè)水體中顆粒物的運(yùn)動(dòng)速度與水體速度相同，ADCP 通過(guò)跟蹤顆粒物的運(yùn)動(dòng)（稱為"水跟蹤";）所測(cè)量的速度是水流相對(duì)于 ADCP 的速度，測(cè)量時(shí)，在水跟蹤測(cè)量的相對(duì)速度中扣除換能器載體的移動(dòng)速度后及得到水流的絕對(duì)速度。
ADCP 流量測(cè)量原理與傳統(tǒng)流速儀法相同，都是將測(cè)流斷面分成若干子斷面，測(cè)量每個(gè)子斷面內(nèi)垂線上一點(diǎn)或多點(diǎn)流速和水深，從
2、而得到子斷面內(nèi)的平均流速和流量，再將各個(gè)子斷面的流量疊加得到整個(gè)斷面的流量。
2 ADCP 的在傳統(tǒng)水文測(cè)驗(yàn)中的應(yīng)用
2.1 湖北閘水文站概況
湖北閘水文站位于黑龍江省雞西市虎林市楊崗鎮(zhèn)湖北閘水利大隊(duì)，集水面積 16218km2,控制河長(zhǎng) 737km,至河口距離為 106km,斷面順直長(zhǎng)度在 1000m 以上，兩岸有大堤控制，流速儀測(cè)流斷面為"U";型，本河段洪水主要由上游暴雨洪水形成，洪峰歷時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，峰高量大。
2.2 洪水期與傳統(tǒng)流速儀法測(cè)流對(duì)比
該站原測(cè)流方式為手搖流速儀纜道法，斷面寬 100m 左右，布設(shè)1
3、7 條測(cè)深測(cè)速垂線，最大水深 4m 左右，采用"一點(diǎn)法";測(cè)流歷時(shí)超過(guò) 2 小時(shí)。利用纜道鉛魚拖拽 ADCP,分別以測(cè)流斷面的第 1 條和第17 條作為起始標(biāo)志、結(jié)束標(biāo)志，按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行兩個(gè)測(cè)回，四個(gè)測(cè)次測(cè)量，歷時(shí) 0.5 小時(shí)?？s短了測(cè)流時(shí)間的同時(shí)，ADCP 在流量測(cè)驗(yàn)過(guò)程中可直接得出流量結(jié)果，免去了人工現(xiàn)場(chǎng)記錄、計(jì)算，提高了工作效率。
ADCP 連續(xù)不間斷的測(cè)量，在船體行進(jìn)過(guò)程中即可直觀測(cè)量出斷面形態(tài)、流速分布、斷面深、斷面寬以及流量結(jié)果，如表 1 所示。
將流速儀法與 ADCP 法測(cè)驗(yàn)成果進(jìn)行對(duì)比，比測(cè)試驗(yàn)結(jié)果表明，ADCP 儀器穩(wěn)定性較好、適
4、應(yīng)性較強(qiáng)且隨機(jī)誤差小，可滿足水文測(cè)驗(yàn)精度的要求。
3 ADCP 在中小河流水文測(cè)驗(yàn)中的應(yīng)用
3.1 中小河流水文測(cè)驗(yàn)的目的與特點(diǎn)
中小河流作為與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的水體，它的水文運(yùn)動(dòng)直接影響著水體流域范圍內(nèi)的農(nóng)業(yè)發(fā)展與居民的日常生產(chǎn)生活狀況，因此，加強(qiáng)中小河流的水文測(cè)驗(yàn)和水體治理，能夠直接對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展和防汛抗旱等工作做出重要貢獻(xiàn)。中小河流具有較強(qiáng)的水體靈活性，河流水位、流量的漲落易受到流域內(nèi)強(qiáng)降雨或冰雪融水的影響，所以在進(jìn)行中小河流水文測(cè)驗(yàn)前，應(yīng)提前掌握水體的發(fā)展變化趨勢(shì)并做好預(yù)防工作，才能得到中小河流水文測(cè)驗(yàn)的關(guān)鍵性數(shù)據(jù)。
5、3.2 ADCP 在中小河流水文測(cè)驗(yàn)中的應(yīng)用
近些年，ADCP 在水文測(cè)驗(yàn)中的成熟應(yīng)用，使得水文測(cè)驗(yàn)技術(shù)取得重大突破，這也為中小河流水文測(cè)驗(yàn)工作的順利開展提供了可靠保障。中小河流的行洪期較短、水位暴漲暴落、峰量大，ADCP 作為首選的流量測(cè)驗(yàn)工具，減少了前期準(zhǔn)備工作，到達(dá)測(cè)流斷面后，可利用橋測(cè)車拖拽 ADCP 進(jìn)行橋測(cè)，能夠高速高效地完成水文測(cè)驗(yàn)工作。
中小河流水體在進(jìn)行劇烈水文運(yùn)動(dòng)時(shí)，部分河流的水體將涌現(xiàn)大量雜質(zhì)，同時(shí)水面漂浮物也將增多。利用 ADCP 進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)，減少了工作人員和水體的直接接觸，提高了野外測(cè)驗(yàn)工作的安全系數(shù)。同時(shí)，在 ADCP 測(cè)量過(guò)程中，
6、可先對(duì) ADCP 設(shè)置較寬測(cè)驗(yàn)參數(shù)，對(duì)水體進(jìn)行粗略測(cè)量，得出斷面深、流速分布以及河底物質(zhì)狀態(tài)等河流因素實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后再對(duì) ADCP 進(jìn)行符合該河流的具體參數(shù)設(shè)置，測(cè)得精確水文數(shù)據(jù)。
目前，ADCP 具有多種不同脈沖發(fā)射頻率及不同型號(hào)的產(chǎn)品，在進(jìn)行中小河流水文測(cè)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)針對(duì)河流的水深、流速分布、以及水體雜質(zhì)對(duì)脈沖的反射頻率等因素來(lái)選擇相適應(yīng)的 ADCP 產(chǎn)品，同時(shí)選取流速穩(wěn)定的水體位置進(jìn)行斷面布設(shè)，保證脈沖頻率在最大范圍避免外界環(huán)境的影響，進(jìn)而提升流量測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
4 結(jié)束語(yǔ)
ADCP 以其高效的測(cè)量方式及準(zhǔn)確可靠的測(cè)驗(yàn)成果，強(qiáng)有力地推動(dòng)著水
7、文測(cè)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，隨著 ADCP 在水文測(cè)驗(yàn)中應(yīng)用的日益增多，水文測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)的時(shí)效性將對(duì)我國(guó)水利行業(yè)的發(fā)展提供可靠保證。由于水文測(cè)驗(yàn)的獨(dú)特性要求，使得 ADCP 在一些方面還有待完善，如現(xiàn)階段缺少對(duì) ADCP 進(jìn)行專業(yè)性檢測(cè)的計(jì)量單位，底沙運(yùn)動(dòng)以及盲區(qū)等問(wèn)題也對(duì)測(cè)量成果有一定的影響，這也是目前急需解決的問(wèn)題。但隨著科技的發(fā)展以及對(duì) ADCP 儀器的不斷改進(jìn)，其測(cè)量成果必將更加準(zhǔn)確可靠，應(yīng)用范圍也將更加廣泛。
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ADCP在中小河流水文測(cè)驗(yàn)中的應(yīng)用
