长江三角洲是我国经济最发达、人口最密集的地区之一,其丰富的水资源对经济发展作用巨大。获取该水域准确的时空流场及实时流量信息,对于水利工程规划建设、防洪减灾及水资源科学管理和合理分配等意义重大。受宽河道、径流潮流复杂交互作用、快变化流速等因素综合影响,长江口水域流速直接获取困难、流场组成不单一、流量实时准确估计困难,严重影响了该水域流场及流量信息的准确获取及其应用。据此,论文开展了长江口局域时空流场构建及实时流量精确估计方法研究,解决了上述问题。论文的主要工作及贡献如下：1.ADCP流速精确测量(1)介绍了ADCP测量原理,分析了底质流动、磁罗经不准对传统ADCP流速测量及安装偏角对外部罗经模式下流速测量的影响；在此基础上,推导出了船速误差和方位误差对绝对流速的影响模型,并给出了误差曲线及不同流速测量精度要求下船速和方位的极限误差,对于实际生产具有指导作用。(2)为克服流动底质和外部磁场干扰内置磁罗经方位给ADCP流速测量带来的影响,提出了基于外部传感器和多源信息融合的ADCP流速流量精确测量及数据处理方法。实验结果表明,该方法完全消除了上述因素对ADCP流速测量的影响,增强了ADCP作业的适用性,并将传统方法的流速测量精度提高了一倍。(3)针对基于航迹线的传统ADCP安装偏角探测存在的探测环境要求高、实施过程繁琐、结果易受定位粗差影响等不足,给出了一种多历元在航探测方法,取得了优于土0.10。的探测精度,实现了安装偏角的高精度、稳健探测,且简化了探测作业流程。(4)总结了4种常用的流速分布模型,并针对这些模型待求参数较多、不能直接应用于ADCP盲区计算的不足,对各模型进行了简化,推导出了适用于盲区流速的推算模型；在此基础上,针对现有垂线流速变化具有单一性假设的缺陷,给出了一种ADCP盲区流速最优推算模型的自适应确定方法。实验表明,该方法可获得优于±2.0 cm/s的盲区流速推算精度,远高于传统的整体模型法(±5.8 cm/s)2.基于走航ADCP流速的感潮河段时空流场高精度构建(1)分析了传统潮流调和分析方法应用于走航ADCP数据潮流分离的局限,结合实验对Candela潮流分离方法中的3种拟合函数的特点进行了分析认为：多项式函数具有“全局性”,难以获得流场的细节变化,且在阶数较高时,插值区边缘会产生剧烈震荡的“龙格”现象；Gauss函数对节点位置比较敏感,具有较强的“局部性”,以致距离节点较远区域的余流和潮流值计算失真；Green函数兼顾了“全局性”和“局部性”特点,因此被选作Candela潮流分离的最优拟合函数。(2)深入研究了基于最小二乘求解拟合函数参数时存在的问题,认为潮流分离结果的精度主要取决于模型中节点个数及位置的选取。针对目前节点个数选取缺少依据及现有节点位置选取方法未顾及流场变化趋势、拟合结果易受病态矩阵影响的现状,基于拟合误差与节点数的变化关系及最小化误差函数的思想,提出了阂值法与梯度法相结合的节点个数和位置最优选取方法。实验结果表明,本文算法提高了潮流分离的效率,取得了±0.23 m/s的潮流分离精度,整体优于传统算法。(3)采用最优潮流分离方法对长江口徐六泾附近水域的大潮、中潮、小潮3个时段的ADCP走航数据进行了潮流分离,分别获得了余流场和潮流场的空间分布函数及不同时段的流场时变关系,进而实现了局域时空流场构建。实验结果表明,3个时段的流场外推精度与其内符合精度基本一致,达到±0.20 m/s,表明了论文提出的基于走航ADCP数据构建局域时空流场方法的正确性。(4)对长江口局域流场时空变化特点进行了分析,发现了断面位置和地形对流场相位和振幅的影响规律：对于相位,南岸及下游断面的相位要早于北岸断面,其涨潮和落潮均提前,且浅水区的相位要早于深水区。对于流速,深水区的流速要大于浅水区。受径流的顶托作用影响,涨潮流的最大值要远小于落潮流,且在一个半日潮周期中,落潮历时约为8小时,远大于涨潮的4小时历时。3.感潮河段流量实时估计(1)介绍了水位-流量曲线法,并分析了这种传统方法在感潮河段实施流量估计的局限；研究了单垂线指标流速法,认为该方法在长江口实施流量估计存在垂线代表性差、未考虑河势及科氏力产生的水面横比降、未顾及流速及断面面积的季节性变化等问题,流量实时估计精度不高。(2)研究了垂线平均流速与断面平均流速间关系随季节、位置的变化规律及弯曲河道水面形态和河床冲淤等因素对断面面积估计的影响,据此提出了多垂线流量实时估计方法。长江口徐六泾断面实验表明,相对单垂线法,多垂线法的相对精度提高了至少5%,对于长江口大型感潮河段流量实时估计贡献突出。(3)对徐六泾断面3个不同季节的实时流量中的潮流贡献滤除,并将得到的日均流量同大通站的日均流量进行比较,发现二者在不同季节存在不同的流量差异。顾及距长江口门的远近及流量估计方法的优劣,建议考虑采用徐六泾站的流量来代表长江入海的实际流量,而非传统的大通站流量。论文研究给出了高精度流速测量方法、基于走航数据的时空流场构建方法以及基于多垂线的流量实时估计方法,解决了长江口感潮河段时空流场及实时流量信息的高精度获取难题,对于相关科学研究及工程应用具有重要支撑作用以及类似河段流场构建和流量估计具有借鉴作用。