声学多普勒测流技术是一种在水下利用声波测量水体流速等特性的遥测技术。由于具有不干扰水流场、测量速度快、测量精度高、测量参数多和测量成本低等诸多优势,声学多普勒测流技术被广泛应用于海洋、江河、湖泊和沟渠等多种环境的水体测量。由于测流环境具有多样性、时变性和复杂性,为在多种环境中实现高性能测量,需要赋予测流仪器适应环境的能力。本文以提高声学多普勒测流仪器的环境适应性为目标,分析了几种典型环境因素对测流结果的影响,从测流方法选择、发射波形参数优化、回波信号处理、回波数据筛选和测流误差校正等角度提出了多种具有环境适应性的测量方法。主要研究内容和工作如下:分析了散射体浓度及粒径、水体流速分布、河床推移质运动、测量平台等环境因素对测流性能的影响。依据声散射物理模型分析了水中散射体浓度及粒径对声传播衰减、水体散射强度和回波信噪比的影响。在声传播损失和颗粒瑞利散射等研究成果基础上推导了水体回波信噪比的声呐方程。研究结果表明回波信噪比随散射体浓度或粒径的增大呈现先增大后减小的规律。针对动底问题,推导了动底条件下流速和流量的估计表达式,分析了河床附近推移质运动对测量的影响,为后续提出针对性误差校正方法提供了理论依据。接着分析了低速流、高速流及湍流、垂直分层双向流和回波去相关效应的特点及其对测量的影响,为提出针对性优化测流方法提供了理论支撑。研究并提出了多种优化底深和底速测量方法。首先分析了影响底深和底速测量精度的因素,主要包括水体强回波、水面回波、底回波失真、测量平台运动和噪声等。为了克服以上因素对底深测量的不利影响,提出了多特征联合底深估计方法,该方法基于能量聚焦原理,联合检测回波分段能量序列中能量脉冲的位置、强度和宽度等多种特征实现精确底深估计。在精确底深测量基础上,根据底回波的幅度、宽度特征提出了波形选择底速估计方法,该方法通过估算底回波过渡带及稳定带宽度优选底回波主体,提高了底速估计的准确度。以精确底深测量和回波质量评价为基础,提出了回波质量评价底速估计方法,该方法利用回波质量评价因子选择底回波信号段中质量最高的分段,显著减小了底速估计的误差。最后基于矢量对消原理,提出了矢量对消动底误差校正方法,该方法不需要卫星定位和辅助测深,使用两次逆向断面测量结果校正每个微断面的水流速度测量误差。结合测流环境特点和测量需求,提出了多种水流速度优化测量方法。针对低速流条件下测速精度下降难题,提出了测速范围和探测距离约束下的相干脉冲串波形参数优选方法,该方法实现了满足测速范围和探测距离约束条件下使得测速误差最小的脉冲间隔和重复次数等波形参数的动态最优设置,提高了低速流条件下的测速精度。针对测速精度要求较高的测流应用场景,提出了分层精度和测速范围约束下的测速误差最小化相位编码波形参数优选方法,该方法实现了满足分层精度和测速范围约束条件下使得测速误差最小的编码长度和重复次数等波形参数的动态最优设置。针对分层精度要求较高的测流应用场景,提出了测速精度和测速范围约束下的分层厚度最小化相位编码波形参数优选方法,该方法实现了满足测速精度和测速范围约束条件下使得分层厚度最小的编码长度和重复次数等波形参数的动态最优设置。分析研究了水体散射特性对回波信号质量的影响,提出了基于水体散射特性的声信号频率优选方法,通过水体散射体颗粒物浓度、粒径等物理特性相关的信号回波衰减计算或多频点现场测量获得回波衰减,并进一步通过声呐方程优化估计发射频率最优值。数值计算结果表明该方法在典型散射体条件下均可获得较为合理的最优发射频率估计值。设计构建了环境适应性测流试验系统,进行了外场河湖试验以及试验数据的处理分析。给出了环境适应性测流系统的硬件和软件总体架构设计,介绍了系统信号流及数据流的三个主要环节。分析了测流软件设计方法的优势,给出了包括环境适应性测流模块在内的系统主要功能模块的框架设计。基于自相关函数估计回波质量的原理,提出了一种回波质量判据和测流数据筛选方法,提高了测流数据的有效性判决能力和处理效率。最后对比分析了外场试验中测流试验系统和进口仪器的水速、底深和底速估计性能,试验结果证明了本文研究方法的有效性。