南陵(二)水文站水文纜道流量測(cè)驗(yàn)精簡(jiǎn)分析

胡根寶

（安徽省蕪湖水文水資源局南陵水文站，安徽 蕪湖 241000）

0 引言

當(dāng)前，通過(guò)水文纜道配轉(zhuǎn)子式流速儀采用相對(duì)水深0.6 一點(diǎn)法測(cè)驗(yàn)流量是水文站常用的測(cè)流方法，為了保證一定測(cè)驗(yàn)精度，每年布置一些精測(cè)法流量測(cè)次，以進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析檢驗(yàn)。為了更好地開(kāi)展水文測(cè)驗(yàn)方式、方法及應(yīng)用，保證現(xiàn)行規(guī)范精度，更快、更好更準(zhǔn)地獲取水文資料，更好地為國(guó)民經(jīng)濟(jì)服務(wù)，本文結(jié)合實(shí)際情況，就南陵（二）水文站水文纜道流量測(cè)驗(yàn)精簡(jiǎn)分析進(jìn)行了介紹。

1 測(cè)站概況

1.1 測(cè)站基本情況

南陵(二)水文站處于長(zhǎng)江下游右岸一級(jí)支流漳河中上游，位于南陵縣籍山鎮(zhèn)龍門村，東經(jīng)118°20'21"，北緯30°55'52"。集水面積381 km2，距河口距離66 km。皖南丘陵區(qū)200 km2～500 km2代表站，省級(jí)重要站，二類精度站。

南陵(二)水文站于2009 年由南陵水文站下遷至籍山鎮(zhèn)現(xiàn)址設(shè)立。

1.2 測(cè)站特性

測(cè)驗(yàn)河段基本順直，長(zhǎng)度約300 m，左岸為堤防，右岸堤上為防洪墻。河床由沙粘土組成，有沖淤變化。水位在13.2 m 以上，斷面為復(fù)式河床，左岸漫灘，灘地寬約30 m；斷面最大水面寬達(dá)119 m，水面寬變幅36 m～110 m，本站大斷面見(jiàn)圖1。

測(cè)驗(yàn)斷面上游約170 m 處有跨河公路橋兩座，其對(duì)水流及測(cè)驗(yàn)工作基本無(wú)影響。斷面上游約7 km 處有柏山渠西干渠與漳河相連，上游約8.5 km 百畝灘建有幸福閘工程，控制流域面積達(dá)356 km2，能夠攔蓄河道上游洪水并控制洪水下泄（該工程暫時(shí)未運(yùn)行）。

圖1 南陵(二)水文站大斷面圖

測(cè)驗(yàn)斷面下游約240 m 處有大彎道，下游約1 km 處左岸有后港河匯入。斷面下游約3.4 km 新建漳河城區(qū)一級(jí)蓄水閘工程，該工程建成后將抬高南陵縣城區(qū)水位，對(duì)該站流量測(cè)驗(yàn)工作有影響。斷面下游51.2 km 處建有瀂港閘工程，由泄水閘、船閘組成。泄水閘采用開(kāi)敞式平底閘型式，閘孔總凈寬為168 m，共設(shè)14 孔，單孔凈寬12 m。瀂港水閘運(yùn)用原則及方式為：（1）洪水期（4 月～9 月），閘全部開(kāi)啟，以防洪為首要任務(wù)；（2）枯水時(shí)期（10 月～次年3 月底），根據(jù)下游河道需求，閘控制調(diào)度。

本站受洪水漲落、斷面沖淤、長(zhǎng)江水位（水位高時(shí)）頂托以及瀂港閘工程調(diào)度等混合因素影響，水位流量關(guān)系不穩(wěn)定，采用連時(shí)序法和連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線法推流。

2 流量測(cè)驗(yàn)與資料分析

流速儀是用來(lái)測(cè)定水流流動(dòng)速度的計(jì)量器具，廣泛應(yīng)用于江河、水庫(kù)、護(hù)坡、渠道、管道、水利實(shí)驗(yàn)等，有機(jī)械、電測(cè)和朝圣三種類型，機(jī)械性以轉(zhuǎn)子式為主。

流速儀是根據(jù)水流對(duì)流速儀轉(zhuǎn)子的動(dòng)量傳遞而進(jìn)行工作的。當(dāng)水流流過(guò)流速儀轉(zhuǎn)子時(shí)，水流直線運(yùn)動(dòng)能量對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，此轉(zhuǎn)矩克服轉(zhuǎn)子的慣量、軸承等內(nèi)摩阻，以及水流與轉(zhuǎn)子之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的流體阻力，從而使流速儀轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。在一定水流速度范圍內(nèi)，流速儀轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與水流速度呈現(xiàn)出比較穩(wěn)定的近似線性關(guān)系。通過(guò)使用一專門設(shè)計(jì)的設(shè)備，計(jì)測(cè)轉(zhuǎn)子在預(yù)定時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)，再查閱流速儀相應(yīng)檢定公式或檢定關(guān)系曲線，就可得到或計(jì)算出水流速度。也可以通過(guò)二次儀表輸入相關(guān)系數(shù)后，自動(dòng)測(cè)算水流速度。南陵（二）站全年主要測(cè)流方式為纜道配轉(zhuǎn)子式流速儀，也是第一測(cè)洪方案。斷面位置在基上14 m 處，東經(jīng)118°20′18″，北緯30°55′53″。

南陵(二)站自2009 年5 月開(kāi)始測(cè)驗(yàn)以來(lái)，常年以相對(duì)水深0.6 一點(diǎn)法測(cè)驗(yàn)流量，為進(jìn)行驗(yàn)證，共實(shí)測(cè)精測(cè)法流量44次。精測(cè)法測(cè)次主要布置在洪水過(guò)程中的退水期。實(shí)測(cè)流量變幅5.69 m3/s～276 m3/s，相應(yīng)水位變幅6.62 m～13.96 m。以精測(cè)法流量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算對(duì)應(yīng)的相對(duì)水深0.6 一點(diǎn)法流量，將精測(cè)法流量數(shù)據(jù)與相對(duì)水深0.6 一點(diǎn)法流量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，計(jì)算相對(duì)誤差，所得具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1～表3。

表1 Q 精與Q0.6 關(guān)系誤差統(tǒng)計(jì)表

表2 中高水期Q 精與Q0.6 關(guān)系誤差統(tǒng)計(jì)表

表3 低水期Q 精與Q0.6 關(guān)系誤差統(tǒng)計(jì)表

從表格數(shù)據(jù)中可以看出，水位在10.00 m 以上中高水期時(shí)，誤差相對(duì)較小，所測(cè)的33 次中只有3 次誤差超過(guò)5%，沒(méi)有超過(guò)10%的誤差。低水期測(cè)驗(yàn)所測(cè)得11 次中，超過(guò)5%的有3次，不過(guò)也沒(méi)有超過(guò)10%的誤差。相對(duì)來(lái)說(shuō)低水測(cè)驗(yàn)誤差較大，現(xiàn)分析原因有以下幾點(diǎn)：

（1）低水流量測(cè)驗(yàn)時(shí)流速較小，相對(duì)誤差就會(huì)較大[1～2]；

（2）低水流量測(cè)驗(yàn)時(shí)受河道因素影響較大，流速小較紊亂，測(cè)驗(yàn)誤差相對(duì)較大；

（3）低水流量測(cè)驗(yàn)時(shí)受工情影響較大，兩岸死水面積較多，影響流速，相對(duì)誤差就會(huì)較大。

將精測(cè)法流量與對(duì)應(yīng)的相對(duì)水深0.6 一點(diǎn)法精簡(jiǎn)計(jì)算所得流量建立相關(guān)關(guān)系，對(duì)比數(shù)據(jù)擬合線見(jiàn)圖2。

圖2 南陵（二）站精測(cè)法流量與常測(cè)法流量關(guān)系圖

根據(jù)關(guān)系線，可見(jiàn)除個(gè)別測(cè)點(diǎn)外，兩者之間關(guān)系較好，根據(jù)關(guān)系線擬合分析，相關(guān)系數(shù)為0.9897，可認(rèn)為相對(duì)水深0.6 一點(diǎn)法滿足作為常測(cè)法測(cè)流要求。

3 結(jié)語(yǔ)

以精測(cè)法流量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算對(duì)應(yīng)的相對(duì)水深0.6 一點(diǎn)法流量，將精測(cè)法流量數(shù)據(jù)與相對(duì)水深0.6 一點(diǎn)法流量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，將精測(cè)法流量與對(duì)應(yīng)的相對(duì)水深0.6 一點(diǎn)法精簡(jiǎn)計(jì)算所得流量建立相關(guān)關(guān)系，兩者之間關(guān)系較好，根據(jù)關(guān)系線擬合分析，相關(guān)系數(shù)為0.9897，除個(gè)別測(cè)點(diǎn)所獲得的數(shù)據(jù)存在較大的誤差外，精測(cè)法流量的數(shù)據(jù)與常測(cè)法流量數(shù)據(jù)線性關(guān)系較好，說(shuō)明相對(duì)水深0.6 一點(diǎn)法滿足作為常測(cè)法的測(cè)流要求，而且該方法操作簡(jiǎn)便，適合本站采用，并可以推廣。