摘要：ADCP仪器在河道工程、调水工程和水文测验等测流中的使用日益频繁，测验技术及数据的可靠性日趋成熟。本文就ADCP仪器在山东省胶东地区抗旱应急调水工程清淤中的应用进了简单的实践，对于进一步了解、使用和研究ADCP仪器提供了保障。
关键词：ADCP 胶东调水 淤积沉沙 清淤
一、胶东调水工程概况
胶东地区引黄调水工程（原引黄济青工程）是南水北调东线工程中山东“T”字型调水调水大动脉的重要组成部分，是实现山东水资源优化配置，缓解胶东地区水资源供需矛盾，改善当地生态环境的重要水利基础设施。胶东调水工程输水线路总长482公里，其中利用引黄济青段工程172公里，新辟输水线路322公里。工程全线共设9级提水泵站、3座隧洞、6座大型渡槽，桥、闸、倒虹等建筑物408座，工程批复概算总投资39.17亿元。以黄河水为水源，设计年调水量1.43亿立方米，以长江水为水源，设计年调水量3.83亿立方米，实现长江水、黄河水、当地水的联合调度，优化配置。2013年实现主体贯通，2015年上半年向烟台实施了应急调水，2015年12月22日水源抵达威海市米山水库，这标志着山东省“T”型调水大动脉首次全线正式通水，正式发挥作用。
二、调水工程渠道清淤的必要性和可行性
近年来受极端天气事件影响，山东胶东地区出现严重干旱缺水局面，严峻缺水形势前所未有。2016年冬季本来准备对全线进行大修，但为确保山东胶东四市（潍坊、青岛、烟台和威海）的居民用水，必须保证胶东调水工程一直大流量、高水位、满负荷２４小时全天持续运行。由于调水从2015年11月份开始一直持续，大量泥沙淤积于渠道底部，尤其是弯道和泵站前池尤为突出，导致泵站前池水流流态出现紊乱，泵站出水效率急剧下降，严重影响到整个调水输水的正常流量运行。因此必须在保证调水输水的情况下，对泵站前池以及弯道的淤积泥沙进行清除，但是渠道内淤积的沉沙厚度较难确定也不方便确定，因此我们运用ADCP仪器能测量水深的功能巧用到测量淤积沉沙的厚度上就能解决此问题，为淤积沉沙方量的确定提供了可靠的理论数据，在山东省胶东调水抗旱工程中发挥了重要指导性作用，也为今后的调水工程渠道清淤工作奠定了坚实的基础。
三、ADCP仪器基本原理
ADCP是声学多普勒流速剖面仪的英文简称, 即 Acoustic Doppler Current Profiler，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体流速剖面的仪器，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。由于悬浮物质随流漂移，使该回波信号频率与发射频率之间产生一个频差，即多普勒频移。根据这一频移的大小和符号(正负)，即能计算出流速和流向。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差便可确定深度。
四、用ADCP仪器测宋庄泵站前池淤泥沉积深度案例
我们利用能测到深度的这一基本原理来确定渠道内淤积的深度，以山东省引黄济青（胶东调水）宋庄泵站前池清淤工作为案例，实测淤泥深度，进而确定淤泥方量。
1、测试过程
将仪器安装在船体上，将船体（船和仪器）放到渠道一侧，用绳子拉住船体（对拉），让船体缓缓前进（用绳子控制船体的前进），船体速度大体接近于流速，大约每隔一米半（通过绳子控制）的位置记录一个水深，水深显示能从软件测试界面窗口读出来，窗口如下：
2、数据处理及误差分析
通过测试窗口我们能很清楚的看到水深，如以上图显示水深为2.722米，如果我们知道此处的高程及水尺读数就能断定此处的淤积泥沙深度。假设此处高程为-2.5米，水尺读数1.90米，则理论状态下此处的总水深度=1.90米-（-2.5）米=4.4米，而ADCP仪器测出的深度为2.722米，由此可知此处的淤积深度=4.4-2.722=1.678米。将每隔一米五记录下来的水深一一算出淤积深度，根据渠底高程、渠底坡度、边坡系数和水位水尺读数、渠道宽度、长度等一系列数值，即能大体计算出淤泥的沉积方量。由于渠道淤积并不是一个很标准的形状，ADCP仪器也同时受到天气、人为等因素的影响，所以需要多次近距离测量，力求接近实际值。淤积深度数据的提供一方面有益于估算淤积方量，为清淤工程的招投标提供可靠的科学的数据参考，另一方面也对下一步清淤后的实际效果奠定理论基础，对于渠底的沉陷、边坡的倾斜、工程的养护及改建扩建等也有重要的指导性意义。
五、结语
用ADCP仪器进行渠底沉沙清淤测验，采集的数据直接显示，相当直观，而且历时短，数据稳定可靠。操作熟练后，大大缩短时间，减轻劳动强度，增加安全性。用ADCP仪器测量渠道的淤积深度可为我国进行高效率的输水、调水、清淤等工作提供良好的科技保障，将会得到更为广泛的应用。
参考文献：
[1]田淳,刘少华.声学多普勒测流原理及其应用[M].黄河水利出版社.2003 年 12 月.
[2]SL337- 2006声学多普勒流量测验规范.
[3]GB50179- 93河流流量测验规范.
[4]谢波,田岳明,叶建红,吴建荣.ADCP 河流流量测验及其误差分析水资源研究[J].2007 年 12 月第 28 卷第 4期.
[5]王丁坤,席占平,刘月.ADCP 在小浪底水文站流量测验中的可行性研究[J].人民黄河.2005 年 8 月第 27 卷第8 期.
作者简介：程亮 山东省胶东调水局潍坊分局 1988年8月生，助理工程师 学士学位 从事工程管理
论文作者:程亮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2017/12/28
标签：胶东论文; 多普勒论文; 工程论文; 深度论文; 仪器论文; 泵站论文; 山东省论文; 《基层建设》2017年第27期论文;