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[摘 要]随着科学技术的不断提高及国民经济的迅速发展，对水文测验工作提出了更高的标准和要求。为保证ADCP（声学多普勒流速剖面仪）在黄河水文测验中正常应用，本文详细介绍了ADCP在实际应用中需要注意的事项，总结了仪器维护与保养的具体措施，为ADCP在水文测验中正常应用提供了技术保障。
[关键词]水文测验 ADCP 维护 保养
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0392-01
随着国民经济的迅速发展，为水文测验技术的进步提供了极好的机遇和环境。近几年来，ADCP已经在黄河水文系统得到推广应用，大大提高了水文测验的速度和精度，降低了测验人员的安全风险，减轻了水文职工的劳动强度，取得了良好的效果。
1、ADCP简介
ADCP的全称为Acoustic Doppler Current Profilers，也就我们所说的声学多普勒流速剖面仪，是20世纪80年代初发展起来的一种利用声学多普勒原理测量水流速剖面的仪器。ADCP的物理原理是根据测定水体中微颗粒声后向散射的多普勒频移来测量水体速度，它的换能器发射出一定频率的脉冲，该脉冲碰到水体中的悬浮物质后产生后向散射回波信号。由于悬浮物质随水流漂移，使该回波信号频率与发射频率之间产生一个频差，这就是多普勒频移。根据这一频移的大小和符号（正负），就可以计算出该测点的流速和流向。由于声速在一定深度范围内（表层至几百米深度）的水体中的传播速度基本不变，根据声波由发射到接收的时间之差就可确定水深深度。利用超声波的多普勒频移，不仅能以很高的分辨率测量水平方向或者垂直方向水流的瞬时流速，而且还能同时测量水深或者水面宽度，从而实现直接计算出河道的断面流量的目的。ADCP具有能够直接测出断面的流速剖面、具有不扰动流场、测验历时短、测速范围大等一系列特点，被广泛用于海洋、河口的流场结构调查、流速和流量测验等。
ADCP是一种全新的流量测验方法，它使得水文测验技术日趋成熟，是水文测验领域的一次技术革命，它比传统的水文测验方法在工作效率和测验精度方面都有了明显的提升，为我国河流、湖泊提供了技术上的水文资料。ADCP的广泛应用它标志着水文测验现代化已基本实现。
目前国内使用最先进的是走航式声学多普勒流速剖面仪ADCP和水平式H-ADCP两种，黄河水文系统使用的多是走航式的ADCP。
（1）走航式的ADCP是把仪器的换能器垂直固定在测船固定位置，当测船从某一岸测至另一岸边时，就可以采集到水深、速度和测点平面位置等计算流量所需的全部资料。走航式ADCP具有不受河宽限制、适用河道范围广、测量精度高等特点。走航式ADCP在进行流量测验时，测船航速是影响流量测量精度的重要因素，测量员操控尤为关键。航速越低，流量测量误差越小，一般航速一般控制在0.5—1.0m/s之间，具体航速大小，还要根据流速大小等实际情况综合考虑。
（2）固定式的ADCP分为垂直测量和水平测量两种测量方式。垂直测量方式是将仪器的水下换能器垂直安装在水面下的某一个固定位置，通过发射超声波，测得垂线平均流速，从而推算出断面的平均流量。而水平测量方式是将仪器的水下换能器水平方向裝在某一岸水面下的某个固定位置，面向河道的另一岸水平发射超声波，测得某一段单元长度内的层平均流速，与断面的平均流速建立关系后，再计算出河道断面的瞬时流量。固定式的ADCP具有安装容易，操作简便，精度高、价格低，维护方便等特点。
2、ADCP的检查和应用
（1）使用前准备工作
ADCP在安装使用前，应检查换能器探头有无污物、损坏或者变形，认真检查每根连接线、插接件是否齐全、完好，并应备有足够的备用配件；仪器工作环境附近避开有磁场；根据河道水面波浪起伏程度判断仪器的水下换能器安装位置，探头的边缘与船体底部持平；确保供电系统输出的交流电压、直流电压符合仪器标称要求；检查无线通讯是否正常。使用外部设备时，应检查相应设备运转情况是否正常。
（2）流量测验
尽可能保持ADCP沿断面线航行；避开船速和船向的突变；两个测回的起始点尽可能是同一个地方；水流平稳时一般要测量两个测回（即往返施測4次），每半个测回的流量值和两个测回流量算术平均值的最大偏差不大于5%；在测流的开始和结束根据水位的变化，适当增减水位观测次数。注意防止碰撞，以免震坏换能器及内部元件。
（3）数据下载和后处理
一次测量完成后，对数据进行回放检查，若数据下载不完整，重新下载数据。软件具有流量成果的汇总功能；输出流量汇总报告；输出、复制所有垂线的数据；输出各种不同的曲线和河床断面图；显示每个测量单元的流速和流向；根据需要式输出所需格式数据文件。
3、ADCP的维护和保养
每次测量结束后应对ADCP进行检查，并按仪器维护保养手册内容，用清水冲洗仪器的水下换能器，供电系统按规定作好充、放电保养，使用前检查电压，必要时预先充电；充电时间3至4个小时，可连续使用5个小时以上。每次插ADCP上的插头时，要抹一点硅脂。插好ADCP上的插头后，要锁好锁圈，当需要拔下插头时，必须要先松开锁圈，切忌蛮力拔掉。换能器的面切忌压在硬物之上，以免影响正常工作。每次用完后要清洗擦干ADCP表面。仪器的电缆线应放在专用箱中且保持自然状态，不应有扭曲变形。仪器设备应放在通风干燥处，并应远离有腐蚀性的物质，仪器和设备上不应堆放重物。仪器所有零件工具应随用随放原处，仪器说明书和档案材料应移交技术档案室存档。流量测验结束后，应及时收回室内，应避免传感器长时间受太阳光照射。仪器12V电源不得和充电器直接连接。
4、结语
随着科技的进步，ADCP在黄河水文测验中的广泛应用，为水文测报能力提升中发挥重要的作用，必将加快水文现代化的步伐，为今后防汛抗旱、水文情报预报、水资源管理和保护水环境等发挥重要的作用，必将促进国民经济建设和社会发展。
由于对ADCP了解有限，各方面知识都需要更加深入地学习，以上仅是我们对ADCP在水文测验应用中的一些认识和看法，不足之处请同仁给予批评和指正。
参考文献
[1] 段建龙、金治雄、张静，浅谈走航式ADCP在水文测验工作中的应用，《中国科技博览》，2015年28期.
[2] 贾春泽、左林远、耿倩倩，ADCP在水文测验中的应用，《山东水利》，2010年7期.
[3] 彭晓军、孙全章，ADCP在水文测验中的应用分析与发展前景，《科技创新与应用》，2015年26期.
作者简介
韩跃丽，1978年11月出生，女，汉族，籍贯：河南省林州市，2009年1月毕业于西安交通大学，计算机科学与技术，现供职于黄河水利委员会三门峡库区水文水资源局，学位无，职称：助理工程师。邮编：472000。
[关键词]水文测验 ADCP 维护 保养
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0392-01
随着国民经济的迅速发展，为水文测验技术的进步提供了极好的机遇和环境。近几年来，ADCP已经在黄河水文系统得到推广应用，大大提高了水文测验的速度和精度，降低了测验人员的安全风险，减轻了水文职工的劳动强度，取得了良好的效果。
1、ADCP简介
ADCP的全称为Acoustic Doppler Current Profilers，也就我们所说的声学多普勒流速剖面仪，是20世纪80年代初发展起来的一种利用声学多普勒原理测量水流速剖面的仪器。ADCP的物理原理是根据测定水体中微颗粒声后向散射的多普勒频移来测量水体速度，它的换能器发射出一定频率的脉冲，该脉冲碰到水体中的悬浮物质后产生后向散射回波信号。由于悬浮物质随水流漂移，使该回波信号频率与发射频率之间产生一个频差，这就是多普勒频移。根据这一频移的大小和符号（正负），就可以计算出该测点的流速和流向。由于声速在一定深度范围内（表层至几百米深度）的水体中的传播速度基本不变，根据声波由发射到接收的时间之差就可确定水深深度。利用超声波的多普勒频移，不仅能以很高的分辨率测量水平方向或者垂直方向水流的瞬时流速，而且还能同时测量水深或者水面宽度，从而实现直接计算出河道的断面流量的目的。ADCP具有能够直接测出断面的流速剖面、具有不扰动流场、测验历时短、测速范围大等一系列特点，被广泛用于海洋、河口的流场结构调查、流速和流量测验等。
ADCP是一种全新的流量测验方法，它使得水文测验技术日趋成熟，是水文测验领域的一次技术革命，它比传统的水文测验方法在工作效率和测验精度方面都有了明显的提升，为我国河流、湖泊提供了技术上的水文资料。ADCP的广泛应用它标志着水文测验现代化已基本实现。
目前国内使用最先进的是走航式声学多普勒流速剖面仪ADCP和水平式H-ADCP两种，黄河水文系统使用的多是走航式的ADCP。
（1）走航式的ADCP是把仪器的换能器垂直固定在测船固定位置，当测船从某一岸测至另一岸边时，就可以采集到水深、速度和测点平面位置等计算流量所需的全部资料。走航式ADCP具有不受河宽限制、适用河道范围广、测量精度高等特点。走航式ADCP在进行流量测验时，测船航速是影响流量测量精度的重要因素，测量员操控尤为关键。航速越低，流量测量误差越小，一般航速一般控制在0.5—1.0m/s之间，具体航速大小，还要根据流速大小等实际情况综合考虑。
（2）固定式的ADCP分为垂直测量和水平测量两种测量方式。垂直测量方式是将仪器的水下换能器垂直安装在水面下的某一个固定位置，通过发射超声波，测得垂线平均流速，从而推算出断面的平均流量。而水平测量方式是将仪器的水下换能器水平方向裝在某一岸水面下的某个固定位置，面向河道的另一岸水平发射超声波，测得某一段单元长度内的层平均流速，与断面的平均流速建立关系后，再计算出河道断面的瞬时流量。固定式的ADCP具有安装容易，操作简便，精度高、价格低，维护方便等特点。
2、ADCP的检查和应用
（1）使用前准备工作
ADCP在安装使用前，应检查换能器探头有无污物、损坏或者变形，认真检查每根连接线、插接件是否齐全、完好，并应备有足够的备用配件；仪器工作环境附近避开有磁场；根据河道水面波浪起伏程度判断仪器的水下换能器安装位置，探头的边缘与船体底部持平；确保供电系统输出的交流电压、直流电压符合仪器标称要求；检查无线通讯是否正常。使用外部设备时，应检查相应设备运转情况是否正常。
（2）流量测验
尽可能保持ADCP沿断面线航行；避开船速和船向的突变；两个测回的起始点尽可能是同一个地方；水流平稳时一般要测量两个测回（即往返施測4次），每半个测回的流量值和两个测回流量算术平均值的最大偏差不大于5%；在测流的开始和结束根据水位的变化，适当增减水位观测次数。注意防止碰撞，以免震坏换能器及内部元件。
（3）数据下载和后处理
一次测量完成后，对数据进行回放检查，若数据下载不完整，重新下载数据。软件具有流量成果的汇总功能；输出流量汇总报告；输出、复制所有垂线的数据；输出各种不同的曲线和河床断面图；显示每个测量单元的流速和流向；根据需要式输出所需格式数据文件。
3、ADCP的维护和保养
每次测量结束后应对ADCP进行检查，并按仪器维护保养手册内容，用清水冲洗仪器的水下换能器，供电系统按规定作好充、放电保养，使用前检查电压，必要时预先充电；充电时间3至4个小时，可连续使用5个小时以上。每次插ADCP上的插头时，要抹一点硅脂。插好ADCP上的插头后，要锁好锁圈，当需要拔下插头时，必须要先松开锁圈，切忌蛮力拔掉。换能器的面切忌压在硬物之上，以免影响正常工作。每次用完后要清洗擦干ADCP表面。仪器的电缆线应放在专用箱中且保持自然状态，不应有扭曲变形。仪器设备应放在通风干燥处，并应远离有腐蚀性的物质，仪器和设备上不应堆放重物。仪器所有零件工具应随用随放原处，仪器说明书和档案材料应移交技术档案室存档。流量测验结束后，应及时收回室内，应避免传感器长时间受太阳光照射。仪器12V电源不得和充电器直接连接。
4、结语
随着科技的进步，ADCP在黄河水文测验中的广泛应用，为水文测报能力提升中发挥重要的作用，必将加快水文现代化的步伐，为今后防汛抗旱、水文情报预报、水资源管理和保护水环境等发挥重要的作用，必将促进国民经济建设和社会发展。
由于对ADCP了解有限，各方面知识都需要更加深入地学习，以上仅是我们对ADCP在水文测验应用中的一些认识和看法，不足之处请同仁给予批评和指正。
参考文献
[1] 段建龙、金治雄、张静，浅谈走航式ADCP在水文测验工作中的应用，《中国科技博览》，2015年28期.
[2] 贾春泽、左林远、耿倩倩，ADCP在水文测验中的应用，《山东水利》，2010年7期.
[3] 彭晓军、孙全章，ADCP在水文测验中的应用分析与发展前景，《科技创新与应用》，2015年26期.
作者简介
韩跃丽，1978年11月出生，女，汉族，籍贯：河南省林州市，2009年1月毕业于西安交通大学，计算机科学与技术，现供职于黄河水利委员会三门峡库区水文水资源局，学位无，职称：助理工程师。邮编：472000。