水文站橡膠壩測流方法及應(yīng)用分析

吳佩剛

（承德水文水資源勘測局，河北 承德 067000）

水文站橡膠壩測流方法及應(yīng)用分析

吳佩剛

（承德水文水資源勘測局，河北 承德 067000）

2011年7月25日，寬城水文站一場連續(xù)降雨量達到128.9毫米，由于水文站在縣城內(nèi)，測驗斷面受到橡膠壩影響，基本斷面內(nèi)形成大量死水，中低水無法實測流量，而上下游又沒有可利用的臨時斷面，經(jīng)研究采用橡膠壩作為臨時斷面施測流量。現(xiàn)將寬城站利用橡膠壩的測驗方法及應(yīng)用提供給大家，以便研究分析。

水文；橡膠壩；測流；方法

1 引言

伴隨著城區(qū)改造，越來越多的城市在市區(qū)河道內(nèi)修建了橡膠壩。橡膠壩的建設(shè)，改變了原有水文測驗斷面的水位流量關(guān)系，給測驗及資料整理帶來很多問題，怎樣利用好橡膠壩測驗實測流量擺在我們面前。橡膠壩測流的好處是測驗斷面穩(wěn)定，鋼筋水泥結(jié)構(gòu)各點水深因為是人造斷面，水深變化較小，只要采用合適的方法進行測驗就能夠滿足水文測驗整編的需要。本文以寬城站2011年實測流量為例，探討橡膠壩法測流，供受橡膠壩影響流量測驗的水文站探索自身測驗方法。

2 采用資料

寬城站為國家二類精度控制站，位于灤河流域灤河水系瀑河上，屬于瀑河背山區(qū)代表站。寬城水文站坐落于河北省寬城滿族自治縣寬城鎮(zhèn)，東經(jīng)118°30'，北緯 40°37'，集水面積 1661km2。 測驗河段位于寬城縣城西，順直河段長約300m，河道平緩，河槽為寬淺型。兩岸為漿砌塊石護壩。壩內(nèi)兩側(cè)有護壩鉛絲籠、丁字壩。兩壩間河槽寬度約194m，基下45m建有瀑河大橋一座、180m處有橡膠壩一座，300m處有彎道，形成中、高水控制。

本次分析選用寬城站2011年7月25日至8月3日的橡膠壩處實測流量資料。最高、最低水位分別為6.00m和4.87m，水位變幅1.13m。實測最大、最小流量分別為73.8m3/s和3.41m3/s。10月27日后測驗斷面受橡膠壩壩袋注水影響流速降低采用連實測方法整理故不再選取，共施測流量20次。

圖1 河流河網(wǎng)及流域圖

3 測流斷面基本信息

測流斷面在基下180m處橡膠壩壩袋前方1m處。分為左、中、右三個斷面，斷面間有1.5m厚鋼筋水泥墻。左、右斷面比中斷面河底高程高0.95m。三個斷面的左右水邊間距都是55.5m。測流斷面河底是水泥結(jié)構(gòu)，沒有沖淤變化，河底各點高程近似相等。斷面處水位面積穩(wěn)定，流量主要受流速影響。受壩袋影響測流斷面處流速較低，中低水適合涉水實測流量。

圖2 測驗河段平面圖

4 橡膠壩測流的測流方法

橡膠壩中斷面水深低于0.95m左右斷面不過水，采用中斷面測流方法。橡膠壩壩袋前1m處鋼筋水泥護墻上固定架可以固定測繩，用于測定起點距。固定好測繩后根據(jù)起點距利用旋杯流速儀，水深測干在中斷面采用涉水實測流量。當水深大于0.95m時左右斷面過水，可以采用小浮標、實測水面法、流速儀半身及流速儀0.6一點法等方法配合實測流量。根據(jù)寬城站實測資料，當水位高于5.88m、斷面最大水深達到1.18m、斷面最大測點流速達到0.77m/s以上時，流速與水深較大不能采用涉水實測。涉水最大實測流量56.0m3/s。以上流量中斷面采用流速槍法實測流量。左右斷面采用涉水實測方法，最大流量73.8m3/s。

5 可行性分析

根據(jù)斷面情況，制造簡易設(shè)備。在鋼筋水泥墻之間可以制作簡易索道測量設(shè)備，通過此設(shè)備能夠降低由于涉水測量給測量人員帶來的危險性，又可以提高流速儀測量的高水測流范圍。主要改造是在水泥墻體上下方向分別用膨脹螺栓固定凹形槽鋼，內(nèi)測安裝可供齒輪升降的鏈條，其目的是調(diào)節(jié)流速儀測流測量升降。制作合適長度的循環(huán)測繩，測繩一頭制作一個帶緊線功能的緊線器架用于將循環(huán)索緊緊及固定流速儀使用。左右岸分別制作帶軸承齒輪搖把及帶循環(huán)論升降器一個，用于提升下降流速儀使用。流速儀信號可以把電鈴盒安裝到緊線器上，測流人員在岸上控制升降及流速儀水平移動。起點距根據(jù)測繩上直接讀出，非常準確。如果考慮到漲水河道噪音大信號響聲聽不清楚，也可以考慮使用燈光及無線電傳輸方法。無線電利用小范圍無線設(shè)備進行信號無線發(fā)射傳導的應(yīng)用。高頻三極管FF501組成的遠距離調(diào)頻發(fā)射電路，是我個人考慮的方向。小功率調(diào)頻發(fā)射電路，由于使用了專用的發(fā)射管，調(diào)制度深，不產(chǎn)生幅度調(diào)制，失真小，發(fā)送距離遠，工作穩(wěn)定，電路簡單易制，只要焊接無誤即可工作，電路原理見圖1所示。圖1電路中，由專用發(fā)射管T2和其外圍件組成一頻率在88～108MHz范圍內(nèi)的高頻振蕩器，駐極體話筒拾取的音頻信號先經(jīng)T1進行放大，放大后的低頻信號再對高頻載波進行調(diào)制。如斷開駐極話筒M，在輸入端接放音機輸出就能很好地傳送音樂信號。

需要說明的是射頻發(fā)射專用管T2，其型號是FF501，采用標準的T0－92封裝（像9000系列三極管一樣），外形及引腳排列如圖2所示，其ICM為45mA，fT 大于 1.3GHz，VCEO 為 13V。專用管的優(yōu)點就是一致性好，射頻輸出功率較大，電路容易調(diào)整，F(xiàn)F501完全可工作在更高的頻段。電路中的L2用∮1.0mm的漆包線在∮5.1mm的鉆頭上繞5匝脫胎拉長至0.8cm，C3～C8可用高頻瓷介電容，天線最好用1.2米的拉桿，并垂直放立。天線一定要架好后再上電。電路的工作電流約25±5mA。如發(fā)射頻率不在88～108MHz范圍內(nèi)，可適當調(diào)整諧振線圈L2的長度。電路裝調(diào)好后，用FM段調(diào)頻收音機作接收，有效傳送半徑可達500m。

圖3 電路原理（左）

圖4 射頻發(fā)射專用管（右）

由于測流時間短，無線電功率小，可以利用9V疊層電池帶動，將流速信號傳回。此套設(shè)備的好處是安裝簡單，攜帶方便，使用完后可以拆卸回來（除了凹型鋼固定在混凝土墻上），制作成本低。

6 結(jié)論

水文工作者在測驗工作中，根據(jù)測驗環(huán)境的改變，不斷調(diào)整測驗手段、研究探索測驗新方法。文中所論述的測驗方法和測流設(shè)備的改進，是利用橡膠壩進行測流，一方面，降低了勞動者工作強度，保障了測驗人員的測驗安全，另一方面，縮短了測驗時間，保證了測驗精度。今后在設(shè)計施工橡膠壩的時候，可以將水文測驗的所需設(shè)備和設(shè)施一并設(shè)計施工，為水文職工施測洪水資料、掌握河流特性提供更加便利條件，以更好的為水文事業(yè)發(fā)展做出貢獻。

[1]河北承德寬城水文站工作手冊[Z].

[2]成大先.機械設(shè)計手冊（第4卷）[M].北京:化學工業(yè)出版社,2002.

[3]中華人民共和國國家標準，河流流量測驗規(guī)范[Z].

[4]寬城2011年流量資料[Z].

K928

A

2095-3763（2012）02-0029-02

2012-03-13

吳佩剛（1972-），男，河北承德人，承德水文水資源勘測局助理工程師。