声学多普勒技术应用于河流流量测验

美国的河流流量测验目前最常用的方法也是流速——面积法。像我国一样，常用过河缆道、测船和桥测车悬吊铅鱼携带流速仪就地测验，在小水情况下也常用涉水的办法进行流量测验。在流量测验中常采用流量测量仪（一种专用数据采集处理微机），它可记录流速、水深、河宽等水文要素，并能实时进行流量计算。一般情况下只需一人就能完成外业流量测验工作。为了提高流量测验的自动化水平，美国地调局已购进了100余台ADCP（声学多普勒流速剖面仪）用于大江大河的流量测验。

声学多普勒流速剖面仪（Acoustic Doppler Current Profilers，以下简称ADCP），是20世纪80年代初发展起来的一处流速流量测验新技术。ADCP因其原理的优越性，一改传统的以机械转动为基础的传感器流速仪，用声波换能器作传感器，发射和接收声脉冲波信号，经测定多普勒频移而测算出流速。同样，换能器接收来自河底的反散射信号，通过声波在水中的传播速度，测定水深。流速信号沿断面、水深的二维积分，即测定出断面的流量。

由于ADCP利用声波换能器作传感器，该仪器具有能直接测出断面的流速剖面、测量不扰动流场、测验历时短、测速范围大、测量呈线性、诊断维修方便等特点。目前被广泛用于海洋、河口及内河的流场结构调查、流速和流量测验等。ADCP具有3个特点。

（1）流量测验快速、准确。在穿越测流断面的测船上，只需很短时间即可完成流量测验，且不干扰水体，不受航迹的影响，从根本上改变了用机械转子流速仪测量流速的方法。如果在长江汉口站采用常规法测流，两条船施测历时3个多小时，而应用走航式ADCP测流仅仅需要十几分钟。

（2）通过流量软件的运行，可直接取得计算流量所必须的全部信息，特别是垂线流速分布（流速场）信息。

（3）设备可有多种布设方式，可安装在大、小船只上走航测量，也可架于平台、锚于河底定点长期自记。(www.xing528.com)

ADCP在计算机控制下沿断面通过一次即可以测算出全断面流量，同时获得横断面面积数值及水深、流速等水文要素纵横向分布资料。

在底部走沙（推移质运动强烈）的河流，底跟踪定位方式显然失效，采用GPS与ADCP联合作业，可以解决推移质输移强烈的河流流量测验。

另外，美国地质调查局已采用飞机、直升机在几条河流上测流，飞机上安装的GPS用于平面定位，电流流速测量水流表面流速，经换算可得垂线平均流速并计算流量。

美国流量测验的目的并非是为了报汛，而是校测水位流量关系，实时报汛的流量数据是通过水位流量关系获取。流量测验以巡测为主，平时定期巡回测验，当发生大洪水时，也适当增加流量测验次数，全国每年进行流量测验60000次左右，每站每年测验4～12次流量。