ADCP在萬泉河航運(yùn)工程水文測(cè)量中的應(yīng)用

劉彥祥

（1.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津300456；2.天津水運(yùn)工程勘察設(shè)計(jì)院天津市水運(yùn)工程測(cè)繪技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300456）

ADCP在萬泉河航運(yùn)工程水文測(cè)量中的應(yīng)用

劉彥祥1，2

（1.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津300456；2.天津水運(yùn)工程勘察設(shè)計(jì)院天津市水運(yùn)工程測(cè)繪技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300456）

ADCP是20世紀(jì)80年代初發(fā)展起來新型測(cè)流聲吶設(shè)備。因其對(duì)被測(cè)流場(chǎng)無干擾，并能通過聲遙測(cè)方式獲取高精度的水文信息而被廣泛應(yīng)用于水運(yùn)工程領(lǐng)域的流量觀測(cè)中。文章通過簡要介紹ADCP的工作原理及其在工程實(shí)踐中的應(yīng)用情況，總結(jié)了ADCP在應(yīng)用中的主要工作流程及注意事項(xiàng)，展望了ADCP直接獲取準(zhǔn)確、可靠的水文信息數(shù)據(jù)（如含沙量、水下地形及流態(tài)等）的應(yīng)用前景。

ADCP；多普勒效應(yīng)；頻移；換能器；含沙量；水深測(cè)量；流態(tài)

海南島被譽(yù)為世界上“少有的幾塊未被污染的凈土”，“充分發(fā)揮海南的區(qū)位和資源優(yōu)勢(shì)，建設(shè)海南國際旅游島，打造有國際競(jìng)爭(zhēng)力的旅游勝地”，使之成為一個(gè)具有生機(jī)和活力的國際旅游目的地。開發(fā)以內(nèi)河水運(yùn)為載體，帶動(dòng)內(nèi)河沿線以游客乘船由單個(gè)景“點(diǎn)”到河流沿“線”為格局的旅游產(chǎn)業(yè)成為發(fā)展熱帶海島旅游、生態(tài)建設(shè)的重要引擎。萬泉河作為海南省內(nèi)河航運(yùn)的重要組成部分，其開發(fā)建設(shè)首當(dāng)其沖。為準(zhǔn)確、全面的解決萬泉河航運(yùn)工程工可研、建設(shè)設(shè)計(jì)和相關(guān)數(shù)學(xué)模型計(jì)算等技術(shù)問題，需要在該區(qū)域進(jìn)行相關(guān)的原型觀測(cè)工作［1］（包括水文全潮觀測(cè)、流量觀測(cè)、潮位觀測(cè)、流路觀測(cè)等）。

ADCP（Acoustic Doppler Current Profiler，聲學(xué)多普勒流速剖面儀）是一種融合了多學(xué)科技術(shù)而研制的新型測(cè)速聲吶設(shè)備，與AWAC（俗稱“浪龍”）［2］等一同被稱為水聲技術(shù)的典型應(yīng)用。作為一種新型聲學(xué)流速測(cè)量設(shè)備，ADCP在各類水運(yùn)工程（包含內(nèi)河、海洋）中得到了極為廣泛的應(yīng)用，人們尤其是設(shè)備研制人員對(duì)聲學(xué)多普勒測(cè)流技術(shù)研究的關(guān)注熱度與日俱增。目前市場(chǎng)上的測(cè)流設(shè)備常見的是直讀式測(cè)流儀和聲學(xué)多普勒測(cè)流儀，另外還有壓力式、電磁式海流計(jì)等。聲學(xué)多普勒海流計(jì)是目前使用量最大的一款設(shè)備，它采用聲遙測(cè)方式，且不干擾被測(cè)流場(chǎng)，并可獲得高精度的速度信息，被國際海委會(huì)定為4種先進(jìn)的海洋觀測(cè)儀器之一，因此，作為水資源調(diào)查中不可或缺的重要測(cè)流設(shè)備，ADCP成為目前最廣泛應(yīng)用的測(cè)流儀器。

與傳統(tǒng)測(cè)流設(shè)備相比，ADCP具有速度快、用時(shí)短、分辨率高、精度高、信息量大、資料完整等特點(diǎn)。所以，近年來，ADCP在航運(yùn)及水工建設(shè)、研究等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用和推廣，并取得了良好的效果，如三峽工程、上海洋山深水港與東海大橋，杭州灣跨海大橋、在建的港珠澳橋隧工程，長江、珠江等內(nèi)河水系，沿海港口及風(fēng)電、核電等工程。尤其在首次開展ADCP與DGPS、測(cè)深儀等設(shè)備集成試驗(yàn)中解決了在洪水期使用ADCP時(shí)遇到的高含沙量水流、流態(tài)流場(chǎng)多變且水底存在推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)、磁羅盤受鐵殼船干擾等問題［3］。亦可將ADCP實(shí)時(shí)海流信息經(jīng)處理后應(yīng)用于ECDIS（electronic chart display and information system）客戶端［4］，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)導(dǎo)航，確保通航安全。

本文通過ADCP在萬泉河航運(yùn)工程水文測(cè)量中的應(yīng)用研究，歸納總結(jié)了ADCP的主要工作流程以及注意事項(xiàng)。

1 ADCP工作原理

1.1 多普勒效應(yīng)

波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到波的頻率與波源發(fā)出的頻率并不相同的現(xiàn)象；如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率增大；如果二者遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小，這便是著名的多普勒效應(yīng)（奧地利物理學(xué)家及數(shù)學(xué)家克里斯琴·約翰·多普勒于1842年首先提出這一理論）。它不僅適用于聲波，同樣適用于所有類型的波，包括電磁波。ADCP就是利用聲波的多普勒效應(yīng)發(fā)展起來的一種新型測(cè)流設(shè)備，它是一種既可測(cè)量相對(duì)水底速度，同時(shí)又可以兼顧測(cè)量相對(duì)水流速度的聲吶設(shè)備。

ADCP利用聲學(xué)多普勒原理，測(cè)量分層水介質(zhì)散射信號(hào)的頻移信息，并利用矢量合成方法獲取水流垂直剖面水流速度，即水流的垂直剖面分布。對(duì)被測(cè)驗(yàn)流場(chǎng)不產(chǎn)生任何擾動(dòng)，也不存在機(jī)械慣性和機(jī)械磨損，能一次測(cè)得一個(gè)剖面上若干層的流速的三維分量和絕對(duì)方向［5-6］。

1.2. ADCP測(cè)流原理［5-7］

水體中存在著大量的散射體，如微粒子、浮游生物等，它們與水融為一體并隨水體流動(dòng)，其速度即代表水流速度。當(dāng)ADCP向所處水體發(fā)射聲波脈沖信號(hào)，該信號(hào)被隨水體運(yùn)動(dòng)的、懸浮的散射體產(chǎn)生反射，ADCP再接收和處理這些回波信號(hào)，進(jìn)而獲得相關(guān)流體的信息數(shù)據(jù)。依據(jù)多普勒原理，因ADCP和散射體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，發(fā)射聲波與散射回波頻率間就存在一個(gè)多普勒頻率，這種頻率的變化完全取決于反射體的運(yùn)動(dòng)速度。通過測(cè)量該多普勒頻移便可直接算得ADCP和散射體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。如若將水流分為若干層，通過測(cè)量即可獲得所測(cè)水流各層相對(duì)ADCP的流速剖面。ADCP換能器既是發(fā)射器又是接收器，它從根本上擺脫了機(jī)械式儀器的測(cè)驗(yàn)原理。

一般地，ADCP工作頻率的大小與作用距離和空間分辨率有一定的關(guān)系，即：頻率低則作用距離遠(yuǎn)而空間分辨率低；頻率高則作用距離近而空間分辨率高。因此，在具體工作時(shí)應(yīng)根據(jù)作業(yè)目的來進(jìn)行折中。這種頻率的變化完全取決于所測(cè)水體中反射體的運(yùn)動(dòng)速度，即水流速度，這樣，ADCP便可根據(jù)該多普勒頻移計(jì)算出相對(duì)于ADCP的流速值。

當(dāng)ADCP向所測(cè)水體發(fā)射的聲波脈沖信號(hào)被水體中懸浮并隨水體運(yùn)動(dòng)的散射體反射后，ADCP可以根據(jù)被反射到ADCP的聲波脈沖信號(hào)和ADCP發(fā)射的聲波脈沖信號(hào)頻率的差異（即多普勒頻移），計(jì)算出相對(duì)于ADCP的流速大小

式中：V為相對(duì)于測(cè)船的水體流速；Fd為聲學(xué)多普勒頻移；Fs為發(fā)射聲波脈沖信號(hào)頻率；c為聲波脈沖信號(hào)在水體中的傳播速度（不計(jì)鹽度和深度），即

式中：T為換能器附近的水體溫度。

ADCP一般配備有四個(gè)換能器，每個(gè)換能器軸線即為一個(gè)波束坐標(biāo)，各換能器測(cè)得的流速均為沿其波束坐標(biāo)方向的流速值，且任意三個(gè)換能器軸線便組成一組相互獨(dú)立的空間波束坐標(biāo)系。另外，ADCP也有其自身的一套坐標(biāo)系（即局部坐標(biāo)系）：X-Y-Z。Z方向同ADCP軸線方向一致。ADCP先測(cè)出各波束沿其自身波束坐標(biāo)的流速分量；之后，再利用波束坐標(biāo)與X-Y-Z坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系（該關(guān)系取決于波束角）將各波束坐標(biāo)系下的流速轉(zhuǎn)換為X-Y-Z坐標(biāo)系下的三維流速；最后應(yīng)用羅盤和傾斜計(jì)提供的方向和傾角把X-Y-Z坐標(biāo)系下的流速轉(zhuǎn)換為地球坐標(biāo)系下的流速，這樣就完成所測(cè)水體的實(shí)際流速。

2 ADCP測(cè)流時(shí)的工作流程及注意事項(xiàng)

水文測(cè)驗(yàn)區(qū)域位于海南省瓊海市萬泉河（嘉積-博鰲段），水文測(cè)驗(yàn)中包括對(duì)7個(gè)斷面進(jìn)行枯、中、洪水期三次斷面流量測(cè)量。此次測(cè)量采用美國RDI公司的多普勒流速儀Workhorse ADCP（頻率為1 200 kHz），該儀器具有走航功能，測(cè)量方便精確，同時(shí)提供流量、流速和流向數(shù)據(jù)。儀器的精度為測(cè)量值的0.25%±2.5 mm/s，可設(shè)置分層厚度為0.25～2 m，測(cè)量范圍15 m，測(cè)量流速范圍0～5 m/s。根據(jù)測(cè)區(qū)情況，選擇測(cè)船長3.5 m、寬1.5 m，操縱靈活、吃水小。

水文測(cè)驗(yàn)工作采集的大量信息是工程研究、設(shè)計(jì)和建設(shè)的基礎(chǔ)，這些信息數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，直接影響到方案設(shè)計(jì)的合理性、工程實(shí)施后的可靠性和相關(guān)研究工作的真實(shí)性。但在實(shí)際測(cè)驗(yàn)工作中，受環(huán)境、人為因素以及設(shè)備本身的影響，各項(xiàng)測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)均存在一定的誤差。只有充分考慮影響數(shù)據(jù)的各項(xiàng)誤差來源，才能確保采集數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。通過ADCP在萬泉河航運(yùn)工程水文測(cè)量中的應(yīng)用，對(duì)其在測(cè)流工作中的流程、相關(guān)注意事項(xiàng)等歸納總結(jié)如下。

2.1 ADCP測(cè)流工作流程

2.1.1 測(cè)前準(zhǔn)備

（1）設(shè)備安裝校準(zhǔn)。為消除ADCP在動(dòng)船過程中顛波可能產(chǎn)生氣泡的影響，ADCP安裝時(shí)的入水深度不宜小于1 m。依據(jù)船形與所使用的ADCP規(guī)格及入水深度，設(shè)計(jì)安裝架垂直主桿的長度，將ADCP固定在測(cè)船側(cè)舷，使3#換能器位于測(cè)船前進(jìn)方向，并使3#和4#換能器連線方向與測(cè)船龍骨方向平行，以確保所測(cè)流向的準(zhǔn)確性。導(dǎo)航可以使用GPS或電羅經(jīng)，電羅經(jīng)一般要求安裝在測(cè)船龍骨附近，且盡可能使電羅經(jīng)零方向與測(cè)船龍骨方向平行，安裝完畢后應(yīng)在斷面上進(jìn)行定標(biāo)試驗(yàn)，以微調(diào)電羅經(jīng)零方向；并測(cè)定羅經(jīng)零方向與測(cè)船龍骨方向的夾角的校準(zhǔn)值；安裝GPS定位設(shè)備時(shí)，盡可能使接收機(jī)天線與ADCP測(cè)流設(shè)備位于同一垂直面且保證天線穩(wěn)固，當(dāng)二者位置有偏差時(shí)，應(yīng)進(jìn)行固定偏差改正。對(duì)于GPS定位設(shè)備，使用前應(yīng)在已知點(diǎn)上進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試檢測(cè)，確保導(dǎo)航位置信息準(zhǔn)確。

（2）現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)測(cè)試?，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)對(duì)ADCP、GPS和電羅經(jīng)進(jìn)行檢查，確保通訊和供電正常。同時(shí)采用BBTalk軟件進(jìn)行聯(lián)機(jī)測(cè)試，確保各通訊信息正常，所有傳感器均處于正常狀態(tài)。

（3）與常規(guī)流速流向儀比測(cè)。在斷面流速較大的中泓附近將ADCP與常規(guī)流速流向儀進(jìn)行比測(cè)，采集的樣本不少于30次，并對(duì)兩者的資料進(jìn)行對(duì)比分析，以確定斷面上是否有底沙運(yùn)動(dòng)及ADCP的測(cè)流精度，記錄比測(cè)資料及分析成果；如有底沙運(yùn)動(dòng)，應(yīng)分析底沙運(yùn)動(dòng)流速范圍大小，為資料的處理提供依據(jù)。

2.1.2 水文測(cè)驗(yàn)

（1）參數(shù)設(shè)置：參數(shù)設(shè)置需要依據(jù)斷面形狀及其水文特性、船速、ADCP的型號(hào)與技術(shù)要求綜合分析而確定。本次測(cè)驗(yàn)使用Workhorse系列ADCP（1 200 kHz），采集軟件為WinRiver（V1.0）。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，各參數(shù)設(shè)置如下：最大水深15 m；最大流速3 m；層厚0.25 m；盲區(qū)0.25 m；吃水0.6 m；底質(zhì)主要為礫石。

（2）時(shí)間校正：必須以GPS的時(shí)間為依據(jù)，嚴(yán)格校對(duì)ADCP和GPS兩者之間時(shí)差，確保兩者之間的時(shí)間差小于1.0 s。

（3）建立結(jié)構(gòu)文件：將ADCP的入水深度、通訊端口、記錄數(shù)據(jù)的存放目錄、電羅經(jīng)安裝零度方向與測(cè)船龍骨夾角的校準(zhǔn)值、ADCP時(shí)間校準(zhǔn)等、測(cè)驗(yàn)過程的顯示方式及指令構(gòu)成ADCP測(cè)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)文件。

（4）導(dǎo)航：為保證測(cè)驗(yàn)過程中測(cè)船沿?cái)嗝婧叫胁@取高精度定位數(shù)據(jù)，在進(jìn)行ADCP的測(cè)驗(yàn)過程中宜使用DGPS（或RTK GPS）進(jìn)行導(dǎo)航定位。本次導(dǎo)航采用美國Trimble公司DSM212/DSM212L型GPS接收機(jī)，具有差分信號(hào)接收功能，數(shù)據(jù)更新率10 Hz，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試：差分模式下內(nèi)符合精度為±0.3 m，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位精度優(yōu)于±0.75 m，滿足本次導(dǎo)航測(cè)量精度要求。

（5）水文測(cè)驗(yàn)：由多年從事水上測(cè)量經(jīng)驗(yàn)的人員駕駛測(cè)船，按照DGPS導(dǎo)航在設(shè)計(jì)斷面位置進(jìn)行測(cè)量，并盡量使測(cè)船勻速行駛。從右岸開始到左岸結(jié)束，船速不超過1.5 m/s，再由左岸到右岸觀測(cè)。兩次觀測(cè)的流量值之差不大于平均值的5%即為合格。

2.1.3 數(shù)據(jù)處理及報(bào)表統(tǒng)計(jì)

（1）ADCP斷面流量計(jì)算。ADCP數(shù)據(jù)處理過程主要有垂線上下盲區(qū)流速的插補(bǔ)、斷面左右岸邊灘盲區(qū)流量插補(bǔ)和ADCP二進(jìn)制文件轉(zhuǎn)換為ASCII文件后流速流向流量的編程計(jì)算。

（2）垂線上下盲區(qū)流速的插補(bǔ)。垂線上下盲區(qū)流速的插補(bǔ)有兩種方式，其一：根據(jù)常規(guī)流速流向儀實(shí)測(cè)的流速流向資料，分析率定斷面流速沿垂線分布的模型，ADCP上下盲區(qū)按照模型進(jìn)行插補(bǔ)；其二：直接參照理論上常規(guī)流速流向分布模型。如本次測(cè)驗(yàn)經(jīng)多次比測(cè)（與常規(guī)的海流計(jì)同步觀測(cè)）資料分析，垂線上下盲區(qū)的流速的插補(bǔ)模型為，上盲區(qū)流速流向?yàn)锳DCP所測(cè)第一個(gè)單元的流速流向，下盲區(qū)流速為ADCP所測(cè)最后一個(gè)有效單元的流速乘以0.72，流向?yàn)锳DCP所測(cè)最后一個(gè)有效單元的流向。

（3）斷面左右岸邊灘盲區(qū)流量計(jì)算。斷面左右岸邊灘盲區(qū)流量計(jì)算有兩種方式：當(dāng)ADCP在斷面上固定的起點(diǎn)和終點(diǎn)上航行測(cè)驗(yàn)，并且有分析成果說明，測(cè)驗(yàn)起點(diǎn)和終點(diǎn)間的流量所占斷面總流量的比值恒定，則根據(jù)實(shí)測(cè)流量除以其所占的百分比即為斷面；當(dāng)ADCP每次在斷面上不同的的起點(diǎn)和終點(diǎn)上航行測(cè)驗(yàn)時(shí)，則邊灘流量按常規(guī)多垂線測(cè)流時(shí)邊灘流量的計(jì)算方法計(jì)算，即根據(jù)ADCP開始和結(jié)束時(shí)所測(cè)的垂線流速乘以岸邊流速系數(shù)乘以垂線距岸邊的距離。本次測(cè)驗(yàn)經(jīng)多次分析后，采用第一種方法計(jì)算邊灘盲區(qū)流量，流量比例系數(shù)為72%。

（4）生成報(bào)表。由WinRiver軟件將原始數(shù)據(jù)處理成數(shù)據(jù)文件，經(jīng)過整理后形成數(shù)據(jù)報(bào)表。再將從左岸到右岸的數(shù)據(jù)分段處理，最終生成流速、流向及流量等報(bào)表。

2.1.4 工作中出現(xiàn)的問題及解決方法

由于本項(xiàng)目工作準(zhǔn)備相對(duì)充分，工作中出現(xiàn)了以下特殊情況，先后經(jīng)分析研究，重新制定了測(cè)驗(yàn)方案，為進(jìn)一步確保數(shù)據(jù)質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

中水期現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，因水位突變導(dǎo)致同一斷面不同測(cè)次的流量值變化較大（兩次流量差值大于5%）。后經(jīng)了解得知上游水閘放水而未通知測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目組所致，為了確保采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量，后經(jīng)與水閘管理部門協(xié)調(diào)重新確定了觀測(cè)時(shí)間。再次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，除了做好與水閘管理部門的及時(shí)溝通確認(rèn)外，測(cè)區(qū)內(nèi)上游投放了潮位遙報(bào)裝置，測(cè)船上安裝了可以實(shí)時(shí)接收遙報(bào)潮位的終端，并具有瞬間潮差變化預(yù)警提示功能。這樣可以實(shí)時(shí)保證流量測(cè)驗(yàn)期間水流相對(duì)平穩(wěn)，確保數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量。

2.2 工作過程中的關(guān)鍵點(diǎn)及注意事項(xiàng)

ADCP在萬泉河航運(yùn)工程水文測(cè)驗(yàn)中發(fā)揮了極大的作用，為準(zhǔn)確、全面的解決萬泉河航運(yùn)工程可研、設(shè)計(jì)和建設(shè)以及相關(guān)數(shù)學(xué)模型計(jì)算等提供了詳實(shí)可靠的水文數(shù)據(jù)資料，也為ADCP今后的應(yīng)用積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)作者的工作體會(huì)，對(duì)ADCP在測(cè)驗(yàn)工作中的關(guān)鍵點(diǎn)及注意事項(xiàng)歸納如下：

（1）數(shù)據(jù)處理時(shí)正確處理盲區(qū)。主要處理方法有兩種：其一，根據(jù)常規(guī)流速流向儀實(shí)測(cè)的流速流向資料，分析率定斷面流速沿垂線分布的模型，ADCP上下盲區(qū)按照模型進(jìn)行插補(bǔ)；其二：直接參照理論上常規(guī)流速流向分布模型。這兩種方法可根據(jù)項(xiàng)目本身情況相互檢驗(yàn)。

（2）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)驗(yàn)過程中，技術(shù)人員實(shí)時(shí)監(jiān)視ADCP測(cè)驗(yàn)動(dòng)態(tài)采集過程，并如實(shí)填寫工作記錄薄，為數(shù)據(jù)處理提供分析的依據(jù)；若出現(xiàn)底部跟蹤信息的質(zhì)量欠佳，應(yīng)立即現(xiàn)場(chǎng)分析原因，采取有效措施，并將相關(guān)情況匯報(bào)至項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或技術(shù)負(fù)責(zé)人。

（3）ADCP測(cè)驗(yàn)期間應(yīng)每5 h需重新校對(duì)ADCP時(shí)間，如時(shí)間誤差大于2 s時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)在工作記錄薄中如實(shí)填記時(shí)間誤差值，重新校對(duì)ADCP時(shí)間（使之與GPS時(shí)間一致），確保兩者時(shí)間同步。

（4）感潮河道易受潮流、徑流及風(fēng)浪影響，測(cè)量時(shí)應(yīng)注意河道（尤其是河道斷面較長的情況）水體溫度、鹽度等變化對(duì)聲速的影響，由此產(chǎn)生觀測(cè)數(shù)據(jù)失真的情況。

3 結(jié)語

與傳統(tǒng)的測(cè)流技術(shù)相比，ADCP具有操作簡便、信息豐富、精度高、用時(shí)短等突出優(yōu)勢(shì)，在該項(xiàng)目中發(fā)揮了重要的作用，不僅節(jié)約了勞動(dòng)力，而且還提高了水文信息化程度，尤其在大批量數(shù)據(jù)的自動(dòng)化預(yù)處理方面，大大提高了工作效率。

根據(jù)ADCP工作原理，利用ADCP存儲(chǔ)的回波強(qiáng)度數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)，結(jié)合率定值，便可反演水體含沙量和水深值。有關(guān)文獻(xiàn)［8-10］也充分證明：ADCP在水體含沙量、水下地形地貌調(diào)查及三維流態(tài)（尤其在河口與感潮河段）測(cè)驗(yàn)等方面同樣具有進(jìn)一步拓展的應(yīng)用空間，其應(yīng)用還有待于進(jìn)一步研究與推廣。所以，充分挖掘ADCP的最大化應(yīng)用，逐步提高測(cè)量數(shù)據(jù)精度，實(shí)現(xiàn)ADCP“零”盲區(qū)測(cè)量等問題是今后應(yīng)用研究的關(guān)鍵。

相信，隨著科技的不斷進(jìn)步和人們對(duì)水與聲波等認(rèn)識(shí)的不斷加深，ADCP將向輕巧、精密、智能、多功能、多用途方向發(fā)展，在水文信息化、智能化以及未來其他方面的應(yīng)用與研究將更加廣闊，應(yīng)用ADCP可直接獲取用于工程或科研應(yīng)用領(lǐng)域高度集成的數(shù)據(jù)信息（如含沙量、流態(tài)、水深等）將更加準(zhǔn)確、可靠。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉彥祥，盧佐.萬泉河（加積—博鰲）航運(yùn)工程工可研原型勘測(cè)技術(shù)報(bào)告［R］.天津：天津水運(yùn)工程勘察設(shè)計(jì)院，2010.

［2］耿寶磊，張慈珩，文先華，等.“浪龍”波浪觀測(cè)數(shù)據(jù)中潮位影響的消除方法［J］.水道港口，2014，35（2）：99.

GENG B L，ZHANG C H，WEN X H，et al.A method to remove tide effect for wave observation data by AWAC［J］.Journal of Wa?terway and Harbor，2014，35（2）：99.

［3］楊豐，楊俊青.多普勒法測(cè)流技術(shù)簡介［J］.水文，2004，24（2）：59.

［4］卓巨.ADCP實(shí)時(shí)海流信息在電子海圖上的顯示［D］.大連：大連海事大學(xué)，2010.

［5］楊鯤，吳永亭，趙建虎，等.海洋調(diào)查技術(shù)及應(yīng)用［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2009.

［6］GB/T 24558-2009，聲學(xué)多普勒流速剖面儀［S］.

［7］盧佐，劉杰，劉彥祥.ADCP在黃驊港水文測(cè)量中的應(yīng)用［J］.水道港口，2006，27（S0）：6.

［8］吳清松，潘偉然，張國榮，等.ADCP在瓊州海峽懸沙觀測(cè)中的應(yīng)用［J］.廈門大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，48（1）：144-148.

WU Q S，PAN W R，ZHANG G R，et al.Use of an ADCP to compute suspended sediment concentration in the Qiongzhou Strait［J］. Journal of Xiamen University（Natural Science），2009，48（1）：144-148.

［9］張輝，危起偉，楊德國.利用ADCP測(cè)流數(shù)據(jù)建立河床DEM方法研究［J］.地理空間信息，2007，5（5）：114-116.

ZHANG H，WEI Q W，YANG D G.Method for using ADCP's data to build DEM for the Riverbed［J］.Geospatial Information，2007，5（5）：114-116.

［10］王步杰.ADCP在西牛航運(yùn)樞紐流態(tài)測(cè)量中的應(yīng)用［J］.廣東水利水電，2010（6）：68-70．

Study on application of ADCP in hydrological surveying for shipping project of Wan?ch′uan River

LIU Yan?xiang1,2
（1.Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering,Tianjin 300456,China;2.Tianjin Key Laboratory of Surveying and Mapping for Waterway Transport Engineering,Tianjin Survey and Design Institute for Water Transport Engineering,Tianjin 300456,China）

ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)is a new type of flow measuring sonar device in the early 1980 s,and it has been applied widely in flow measurement of the field of shipping project because of its non?inter?ference on the field of flow measured and through the way of obtaining acoustic telemetry hydrological information with high accuracy.With the systematic and comprehensive introduction of the theory and characteristics of the AD?CP,and the application of ADCP in Project of Wan?ch′uan River,summaries of the processes and problems&solu?tions and considerations of applications of ADCP in engineering were obtained.The prospect of acquiring the accu?rate and reliable hydrological data(such as concentration and flow sediment,sounding etc.)directly using ADCP were written in the end.

ADCP;doppler effect;frequency shift;transducer;sediment concentration;sounding;flow pattern

TP 315；U 675.7

A

1005-8443（2016）03-0320-05

2016-01-19；

2016-03-23

劉彥祥（1974-），男，寧夏人，高級(jí)工程師，主要從事工程勘察及水運(yùn)工程測(cè)繪技術(shù)研究工作。

Biography：LIU Yan?xiang（1974-），male，senior engineer.

唐山港兩工程獲批

本刊從河北省交通運(yùn)輸廳獲悉，唐山港京唐港區(qū)25萬t級(jí)航道工程和四港池25萬t級(jí)航道工程可行性研究報(bào)告不久前已獲得省發(fā)改委批復(fù)。兩個(gè)項(xiàng)目共計(jì)投資約26億元，是唐山港京唐港區(qū)“十三五”期間重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。這兩個(gè)25萬t級(jí)深水航道建成后，能夠充分發(fā)揮京唐港區(qū)25萬t級(jí)航道優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)20萬t級(jí)以下的散貨船全天候進(jìn)出港。（殷缶，梅深）