張曉紅

摘 要：水利事業(yè)的發(fā)展與時代進(jìn)步，以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步都有著十分密切的關(guān)系，而且和人們生活也存在密切的關(guān)系。目前，我國多項科學(xué)技術(shù)都在水利建設(shè)中得到了應(yīng)用，這些技術(shù)的應(yīng)用極大的改善了水利項目的質(zhì)量。本文以ADCP （聲學(xué)多普勒流速剖面儀）為入手點，探討了其在水利項目上的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：水文 測驗 中小河流 ADCP

ADCP是由美國學(xué)者在1981年根據(jù)聲學(xué)多普勒理論而設(shè)計出的一種設(shè)備，經(jīng)過多年的實踐應(yīng)用以及不斷的技術(shù)改進(jìn)，目前，已將原來測量海洋的功能逐漸擴(kuò)展至對河流的流量、流速進(jìn)行測量，且測量精度得到大幅提升。本文結(jié)合筆者的工作經(jīng)驗，對ADCP在水利項目之中的使用原理進(jìn)行了探討，并分析了其在實際測驗中的應(yīng)用情況，具體內(nèi)容如下：

1.ADCP的使用原理和測量方式

ADCP這種設(shè)備主要是借助聲波換能器與聲脈沖波，來測量河流之中的流量與流速情況，操作步驟如下，先是在河流下面放好聲波換能器，由其傳出相應(yīng)頻率的聲脈沖波，并吸納水中的粒狀物，所傳出的聲脈沖波不只是局限于一個角度，而是出現(xiàn)與多個不同的角度，然后，根據(jù)不同頻率之間存在的差值，就可算出流速大小。而且ADCP在實際應(yīng)用當(dāng)中，可做到動態(tài)、實時的測量流速，而且能夠由多個不同的方向?qū)⒙暶}沖傳出，為測定流速給出多個不同的數(shù)值，從而使所得結(jié)果的精確度更高。經(jīng)過應(yīng)用這一種測量方式，能夠?qū)⒑恿鞯膶嶋H流速以及斷面流速全部準(zhǔn)確的測出，而且通過聲波換能器的作用，能夠使所得的測定結(jié)果更加真實與可靠，并使ADCP可在短時間內(nèi)，就可做到對較大區(qū)域流速的測定。

現(xiàn)階段，ADCP在測量水體流速方面使用的測量方式主要有2種：即走航式和定點式，前一種方式是將ADCP放于水下面的船身部位，經(jīng)由船的行進(jìn)來完成河流測定，由于是在行進(jìn)過程中來完成測量的，所以，得到的結(jié)果是一種參照船體的相對值。假定水中的粒狀物與流速二者的運(yùn)動速度是一樣的，則在使用ADCP對粒狀物運(yùn)動進(jìn)行水跟蹤后，就可得出相對的流度。若ADCP處于固定的狀態(tài)，那么，在水跟蹤后，所獲得的流速就是絕對速度。如果ADCP平臺處于流動的狀態(tài)，那么，只要將所獲得的相對流速與平臺移動速度二者相減，就能夠得到水流的絕對速度。而后一種方式是將ADCP放在固定點上面，固定點可以選擇橋墩等，由于是在固定的狀態(tài)下進(jìn)行測量，所以，獲得的測定值為真實值，可直接用在對數(shù)據(jù)的處理上。

2.ADCP在水文監(jiān)測方面的應(yīng)用

通過將ADCP應(yīng)用在水文監(jiān)測方面，能夠使獲得的河流測量數(shù)據(jù)更加的精準(zhǔn)，其測定的流速還包括靠近岸兩邊的水流流速。

首先，中小河流進(jìn)行水文測驗的目的與所顯現(xiàn)出的特點。這里所說的中小河流是指和人們平時生活存在聯(lián)系的一些中小河流?？梢哉J(rèn)為，在這些河流里面所產(chǎn)生的各種不同水文運(yùn)動，對附近居民的生活造成的影響是很大的。因此，對中小河流采取相關(guān)的治理措施以及做水文測驗，將會極大的改善附近居民生活，且有利于防洪抗旱工作。但是，需要引起注意的是，水體在外部影響下，容易使水流量與流速、以及水質(zhì)出現(xiàn)變化，進(jìn)而對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與附近人們的生活產(chǎn)生影響。因此，經(jīng)由采取適合方式對水文進(jìn)行測驗，將利于相關(guān)人員探明水體運(yùn)動情況，以便有針對性的做好預(yù)先防范工作，從而減輕周圍居民生活所受水體運(yùn)動的影響。但在實際測驗過程中，一定要采取措施避免水體運(yùn)動對測驗造成影響。

其次，運(yùn)用ADCP對中小河流實施水文測驗。這一測驗一定要按照以下次序來進(jìn)行，先是由ADCP向水體傳出相應(yīng)頻率的聲脈沖，同時，會引起反射波的出下，在反射波被ADCP接收到之后，工作人員就可通過ADCP方程式，對接收到的頻率和原頻率二者的差值做出計算，就能得出水體流速。在水文測驗之中，存在不少可干擾聲脈沖頻率的因素，從而使測量出的水流流速不準(zhǔn)，并使得反射聲脈沖頻率出現(xiàn)波動。而且水文運(yùn)動引起的水體變化，亦會對測定結(jié)果產(chǎn)生影響。在進(jìn)行流量測定當(dāng)中，水體里面的雜質(zhì)對聲脈沖產(chǎn)生的反射頻率造成干擾，而且在雜質(zhì)表面會出現(xiàn)一薄層附著物，由于附著物的存在，就會將雜質(zhì)與聲脈沖二者進(jìn)行隔離，從而減少了在雜質(zhì)上的脈沖反射，進(jìn)而影響了流量的測定。測定流量過程中，由于ADCP與聲脈沖的頻率變化都是局限在某個區(qū)間的，因此，若水體運(yùn)動非常活躍，則所傳出的聲脈沖，會因為水體中雜質(zhì)的增多，而減弱反射頻率。例如，在夏季河流水勢旺盛的情況下，由于水體的運(yùn)動十分活躍，從而攪起底層的大量泥沙，使大量泥沙懸浮在河流之中，這樣一來，就對聲脈沖造成了嚴(yán)重的干擾，會使測出的脈沖頻率與真實值之間存在過大的偏差。另外，在運(yùn)用ADCP來測定水文時，由于不同水體所產(chǎn)生的運(yùn)動是不同的，所以，也會對測定結(jié)果造成很大的干擾。因為受水體靈活性的影響，聲脈沖在傳出過程中，會受到水中懸浮雜質(zhì)的影響，在測定過程中，當(dāng)懸浮雜質(zhì)在水體運(yùn)動作用下而改變運(yùn)動方向時，則聲波換能器在傳出聲脈沖之后，就不可能準(zhǔn)確的接到已劃定區(qū)域中的反射脈沖，這樣就嚴(yán)重影響了測定的結(jié)果。

為解決應(yīng)用ADCP進(jìn)行水文測驗時所出現(xiàn)的問題，須慎重選擇測定地點，要針對穩(wěn)定流速的水體來測定聲脈沖頻率，以確保測定結(jié)果避免外部不利影響，使聲脈沖頻率測定更加精準(zhǔn)。而且，在測驗當(dāng)中要注意流速的對比，也就是將同一水體里面處于不同位置的水流各自具有流速進(jìn)行對比，從而確保測定數(shù)據(jù)更加符合實際。

3.應(yīng)用實例

現(xiàn)以某河流斷面的實時流速測驗數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行流量計算，詳見表1。

4.ADCP的良好前景

ADCP這這一裝置是現(xiàn)階段進(jìn)行水流流量測定中所應(yīng)用的一種最高端的裝置，由于其測驗結(jié)果精確、測量效率高，因此受到水文技術(shù)人員的青睞，得到較多的應(yīng)用。隨著在實踐當(dāng)中取得眾多的測驗成果，許多水文學(xué)者開始關(guān)注ADCP的研究，相信在今后，ADCP一定會使測量范圍更大，結(jié)果精度更高，從而使測定所得到的數(shù)據(jù)能夠符合有關(guān)水文測驗的規(guī)定。

5.結(jié)語

由上述可知，通過采用ADCP來對不同河段之中的流速進(jìn)行測驗，可以極大的簡化測驗流程，有助于整理與編定目前的河流水文相關(guān)資料。ADCP與以往采用的剖面流速測驗技術(shù)對比，具有更高的測量精度，且操作簡捷。隨著今后ADCP在水文測驗中的普及，可為我國在防洪抗旱、及調(diào)配水資源等方面，提供出精準(zhǔn)、可靠的數(shù)據(jù)，從而促進(jìn)我國水文測驗的發(fā)展。

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