張思強(qiáng)

（寧夏回族自治區(qū)固原市水利勘測設(shè)計(jì)院 寧夏固原 756000）

1 渠道及溝道現(xiàn)狀

固原市地處黃河流域?qū)幭幕刈遄灾螀^(qū)南部山區(qū)。境內(nèi)地形地貌較為復(fù)雜，按地貌類型分為土石山區(qū)、河谷川道區(qū)和黃土丘陵溝壑區(qū)，區(qū)域溝壑縱橫，數(shù)量較多。河流或溝道中，較大河流基本都設(shè)立了水文測站，建立了標(biāo)準(zhǔn)測流斷面，采用儀器進(jìn)行準(zhǔn)確測流。小河道或溝道均未建立測流斷面，早期建設(shè)的灌溉渠道或排水渠道也有一部分未建設(shè)量水設(shè)施，對(duì)于這樣的一些溝道及渠道該怎樣測流，其測流方法有待我們探討。

2 渠道及溝道簡易測流方法

項(xiàng)目規(guī)劃、水庫管理及灌溉管理中常常會(huì)遇到一些沒有量水設(shè)施的測流問題。如在渠道或溝道中，既沒有建立標(biāo)準(zhǔn)測流斷面和標(biāo)準(zhǔn)量水設(shè)施，又沒有配備測流設(shè)備。遇到這種情況，該怎樣測量渠道或溝道的流量，是我們研究和探討的課題之一。筆者根據(jù)實(shí)際工作中的一些做法和經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了在渠道及溝道中測流的簡易方法，下面做一具體介紹。

2.1 常用測流方法

截止目前，測流方法很多，常用的有流速儀法和浮標(biāo)法，其中浮標(biāo)法測流包括水面浮標(biāo)法、深水浮標(biāo)法、浮桿法和小浮標(biāo)法等，適用于流速儀測流困難或超出流速儀測速范圍的高流速、低流速、小水深等情況的流速測驗(yàn)。在此推薦采用簡單易行的水面浮標(biāo)法測算渠道或溝道的流量，雖然其精度較標(biāo)準(zhǔn)量水設(shè)施低，但在無標(biāo)準(zhǔn)量水設(shè)施的情況下，該方法也是一個(gè)較為適宜的選擇。

（1）水面浮標(biāo)法測流是根據(jù)觀測水流攜帶漂浮物（浮標(biāo)）的移動(dòng)速度，求出水面流速，并計(jì)算流量的一種測流方法。該方法是一種粗略測量流速的簡易方法，采用一塊木片或裝有少量水的瓶子（能夠隨水流漂移且保持穩(wěn)定的物件均可），在木片或瓶口插上帶色小旗作為浮標(biāo)，利用手表或秒表測定浮標(biāo)通過渠道或溝道中相距一定距離兩點(diǎn)間所用的時(shí)間，求出流速。通常用每秒鐘內(nèi)的米數(shù)來表示這一速度。利用上述方法測出表層流速，粗略計(jì)算流量。因其操作簡捷、經(jīng)濟(jì)適用、測流歷時(shí)短，在我市的渠道及溝道流速測驗(yàn)中廣泛應(yīng)用，是目前一種重要的簡易測流方法。

2.2 測流的具體步驟

用水面浮標(biāo)法測流的具體步驟是：首先要選擇測流段，制作浮標(biāo)，然后再測流速和計(jì)算流量。測流時(shí)應(yīng)重復(fù)數(shù)次，取平均值。

2.2.1 選擇測流段

選擇較規(guī)則無彎曲的直流段，水流比較順直，比降一致，有一定液面高度的渠床或溝床作為測流段，測其過水橫斷面，即水面寬度、平均寬度或溝渠底部寬度及水面高度。在觀測河段上選設(shè)上（1－1）、中（2－2）、下（3－3）3 個(gè)互相平行且垂直水流方向的一組斷面，根據(jù)渠道及溝道寬度和水流具體情況可適當(dāng)增減。渠床及溝床橫斷面面積可用測量桿在選定斷面通過測量幾個(gè)點(diǎn)位的深度計(jì)算出。為避免較大誤差，一般渠道至少要有4個(gè)測量點(diǎn)，溝道及河道至少要有5個(gè)測量點(diǎn)，地形較復(fù)雜的河床測量點(diǎn)應(yīng)加密。計(jì)算斷面面積取上、中、下3個(gè)斷面面積的平均值。測流段（1－1至 3－3）縱斷面，長度越長測量的精度相對(duì)越高，長度以測流段上、下兩端測量人員對(duì)話清晰為宜。根據(jù)實(shí)際情況，渠道測流段距離L一般為30～50m，溝道測流段相對(duì)要長一些，L約為50～100m，浮標(biāo)投放點(diǎn)距 1－1斷面的距離S以5～10m為宜。要確立觀測橫斷面，一般渠道以梯形斷面居多，溝道及河道多為自然河床，近視以梯形斷面計(jì)。測量出所選測流段的長度L、各觀測斷面水面寬度B、底部寬度b、水深h。水面浮標(biāo)法測流斷面示意圖見圖1。

圖1 水面浮標(biāo)法測流斷面示意圖

2.2.2 浮標(biāo)制作

凡能飄浮水面的物體，都可制作浮標(biāo)，如木片、水瓶、麥秸、稻草等材料。在此，選擇一塊木片或裝有少量水的瓶子作為浮標(biāo)，在木片上或瓶口上插帶色小旗，以便識(shí)別。

2.2.3 測流速

用簡易的水面浮標(biāo)法測流速，首先在所選河段或渠段的0－0、1－1、3－3斷面各安排1人，用秒表、手表或手機(jī)計(jì)時(shí)均可，對(duì)準(zhǔn)各斷面觀測人員計(jì)時(shí)器的時(shí)間，即可開始側(cè)流。要將浮標(biāo)投放在流動(dòng)水觀測斷面上游 0－0斷面的中央，在無外力的影響下(如風(fēng)、漂浮物阻塞等)，使漂浮物流經(jīng)被觀測段距離。投放浮標(biāo)人員在 0－0斷面投放浮標(biāo)后，通知上游觀測人員記錄浮標(biāo)通過上游 1－1斷面的時(shí)間 t1，同時(shí)通知下游觀測人員浮標(biāo)已放，提示下游觀測人員注意觀測浮標(biāo)，待浮標(biāo)隨水流漂浮到下游斷面 3－3時(shí)，下游觀測人員記錄時(shí)間t2，再按公式t=t2-t1計(jì)算出浮標(biāo)（水流）通過所選測流段1－1至3－3的時(shí)間t，根據(jù)距離與速度及時(shí)間的關(guān)系式 L=νft，計(jì)算出測流段的浮標(biāo)虛流速νf，νf=L/t。再根據(jù)浮標(biāo)系數(shù)推算測流段渠道或溝道的流量。

2.2.4 流量計(jì)算

按公式Q=Kf·Qf計(jì)算流量。式中：Q為計(jì)算斷面實(shí)流量，m3/s；Qf為計(jì)算斷面虛流量，m3/s；Kf為計(jì)算斷面浮標(biāo)系數(shù)，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料選用，無資料時(shí)一般可采用 0.8～0.9；Qf=ω νf，ω 為計(jì)算斷面過水面積，m2；ω=(ω1+ω2+ω3)/3，梯形斷面面積 ωn=(Bn+bn)×hn/2；νf為浮標(biāo)虛速度，m/s； νf=L/t，L為測流段上下斷面間距，m；t為浮標(biāo)流經(jīng)上下斷面的歷時(shí)，s；B為斷面水面寬度，m；h為斷面處水深，m。

2.2.5 測流記錄表

為便于觀測計(jì)算，特意編制了水面浮標(biāo)法測流記錄表，見表1。

3 結(jié)語

水面浮標(biāo)法測流是一種既簡單又方便的測流方法。一般順直渠道測流比較容易，對(duì)于溝道及河道來說，由于溝道及河道受地形變化影響大，采用水面浮標(biāo)法測流時(shí)，測流段一定要選擇順直段，并且要具有代表性，以所選測流段的測流數(shù)據(jù)推算溝道及河道區(qū)間流量。因此，選擇測流段尤為重要，合理選擇測流段是水面浮標(biāo)法測流精度的關(guān)鍵，也是準(zhǔn)確測流的基礎(chǔ)。可為項(xiàng)目規(guī)劃及工程管理提供較準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

表1 水面浮標(biāo)法測流記錄表