当前堤坝管涌定位系统在堤坝渗漏检测方面表现优异，但无法测量水位深度。在原有堤坝管涌设备的基础上，采用STM32F4为控制核心的水声换能器作为接收端，设计了一个堤坝管涌水下定向测距定位系统。以设计中配置了STM32F4的TIM2发出的方波作为激励信号源，然后经过调理电路进行电压放大和功率放大，驱动发射端水声换能器向水中发射信号。发射信号经过一定距离的传播后，接收端换能器接收信号并进行幅值比较，确定峰值时刻的采样地址，最后根据采样点个数与点数之间的间隔实现对堤坝管涌仪的水下定向测距定位。在测量不同距离方面，提出了一种自适应脉冲算法，解决了单个脉冲测量不同距离误差较大的问题。现场测试结果表明，本系统在水下的定位误差范围在4%以内，可用于小型水库大坝管涌定位探测，为大坝管涌定位提供了一种新方法。