摘 要：在本文中，筆者主要全面分析了龍江水情自動測報系統(tǒng)白偉水位站流量測驗的方案，以供類似工程參考。

關(guān)鍵詞：自動測報；白偉水位站；流量測驗

中圖分類號：P332 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）21-0156-02

1 項目概況

1.1 龍江水情自動測報系統(tǒng)建設(shè)簡介

龍江水情自動測報系統(tǒng)已于2007年進行遙測站安裝施工及組網(wǎng)，并于2008年7月通過系統(tǒng)試運行驗收，系統(tǒng)投入正式運行階段。龍江水情自動測報系統(tǒng)在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對站網(wǎng)進行重新合理規(guī)劃，對留用的舊站點進行改造，并新增部分站點。

1.2 龍江水情自動測報系統(tǒng)需要進一步完善的問題

龍江水情自動測報系統(tǒng)新增的水位站，目前已經(jīng)完成合作水位站流量水位關(guān)系測驗，長美水位站水位流量關(guān)系曲線測驗已經(jīng)獲得初步成果，需等待條件成熟補測高水位流量水位關(guān)系，白偉水位站設(shè)站后，現(xiàn)無詳盡的歷史實測洪水資料，目前僅能提供實時的水位資料，無法提供相應水位的實測流量數(shù)據(jù)，對龍江水情自動測報系統(tǒng)對雨水情預報準確性，特別是對洛東水電站的發(fā)電調(diào)度和防洪調(diào)度產(chǎn)生直接影響。為了能更好指導生產(chǎn)，增加發(fā)電效益，有必要對新建水位站點實施流量測驗，獲取對應水位站的水位流量關(guān)系曲線。

1.3 流域概況

龍江是柳江的主要支流之一，龍江干流全長390km，河道狹窄，廣西境內(nèi)的干流平均比降為1.03‰。龍江流域地處南亞熱帶至中亞熱帶季風氣候區(qū)，四季分明，多雨濕潤，雨量充沛，年平均降雨量1516mm，一般春夏多雨秋冬少雨，全年降雨量的68.2%集中在4～8月。由于深受季風環(huán)流的影響，降水量在年際間分配很不均勻，豐水年降雨量均值達1994.5mm，枯水年降雨量均值為1102.7mm，年變幅為891.8mm，；降雨在季節(jié)上分配不均勻，降雨量多集中在汛期，一般4～8月份降雨量平均值為1020～1350mm，占全年降雨量的75～80%，年內(nèi)變化大。

1.4 白偉水位站測流斷面地形、地貌概況

白偉水位站位于宜州市祥貝鄉(xiāng)白偉村白偉水電站站址，采用垂直鋼管安裝結(jié)合浮子式水位計量測水位。2012年9月3日～5日，由宜州水電廠生技部組織，會同廣西水電科學研究院對白偉水位站流量測驗斷面進行實地踏勘選址。經(jīng)過多個河段進行比較，初步選定白偉村漫水橋下游約100m年處河道斷面作為白偉水位站測流斷面的擬選斷面。該斷面附近的河道地形地貌詳見圖1。

1.5 項目主要工作內(nèi)容

項目主要工作內(nèi)容包括流量測驗前期準備、流量測驗前期準備、編制流量詳細測驗實施方案、洪水期流量駐測、枯水期流量巡測和流量測驗數(shù)據(jù)整理、分析、定線、報告等。

1.6 項目工作時段

采用“第一年洪水期駐測”+“第一年枯水期巡測”+“第二年洪水期”補測的時段組合。即現(xiàn)場流量測驗時間從2013年5月開始，到2014年9月30日止。2013年汛期駐測、2014年汛期流量補測。

1.7 項目實施方案編制依據(jù)

龍江水情自動測報系統(tǒng)驗收會議紀要（2008年7月）；《河道流量測驗規(guī)范》（GB50179-93）；《聲學多普勒流量測驗規(guī)范》（SL337-2006）；《水位觀測標準》（GBJ138-90）；《水文巡測規(guī)范》（SL195-97）；《水文資料整編規(guī)范》（SL247-1999）。

2 流量測驗前準備

2.1 基本情況調(diào)查

調(diào)查的基本情況包括東小江的水文特征和測站特性、水位流量關(guān)系形式、白偉水位站與長美水位站的站間在不同時期，不同水文情勢下的相互關(guān)系及測驗線路調(diào)查等。

2.2 測流設(shè)備及測驗方法的選擇

2.2.1 擬采用的主要測流設(shè)備

擬采用的同步水位測驗設(shè)備：采用長美水位站及合作水位站已建站點的遙測水位計采集，并采用無線傳輸實時水位數(shù)據(jù)。根據(jù)實際需要，可在白偉流量測驗斷面另設(shè)一比對引測簡易水位尺，以指導現(xiàn)場施測流量參考。

流量測驗設(shè)備：擬采用ADCP進行流量測驗，采用的ADCP流量測驗設(shè)備的主要參數(shù)詳見表1。

2.2.2 測驗方法論證及選擇

依據(jù)如下條件進行測驗方法論證：測站控制條件及其轉(zhuǎn)移、水位流量關(guān)系線的變化規(guī)律與處理方法、可能達到的測驗精度與巡測允許誤差的關(guān)系、現(xiàn)有交通、通訊條件、測驗儀器設(shè)備狀況、測驗方法、路線和測驗時機的分析選擇。

白偉水位站測驗條件有白偉水位站位于河段的中下游，控制面積適中、水位站站址至測流斷面間河道自然坡降大，區(qū)間無明顯匯流、與長美站站址間有二級公路相連及通訊便利等。

2.2.3 測驗方法選擇

第一個洪水期駐測為主，第一個枯水期及第二個洪水期以補測為主，靈活結(jié)合巡測，其中第一個洪水期的5、6、7、8月份為洪水多發(fā)期，采用駐測方案。9月份巡測為主，遇有洪水采用駐測。

第一個枯水期的10、11月份枯水期以巡測為主，遇有洪水過程采用駐測方案。

第二個洪水期采用巡測方案，對第一個洪水期的測驗成果進行復核校驗及插補測點，同時盡可能捕捉大洪水對應的水位流量關(guān)系。

根據(jù)測站的實際地形、設(shè)備配置條件，擬采用橋上測流、纜道牽引ADCP走航施測、第一個洪水期主汛期駐測、其他時段巡測相結(jié)合的測流方法?？菟跀嗝嫠钚∮?.7m時，可遷移至無外水匯入和內(nèi)水分出的臨時斷面進行測驗。

2.3 測驗河段選擇和測驗斷面設(shè)立

2.3.1 測驗河段選擇

依據(jù)《河道流量測驗規(guī)范》（GB50179-93）規(guī)定，選擇水位站處或其下游附近的河道順直、水流集中無匯流的控制河段作為測流河段，該河段最好是具備流態(tài)平順，無分流、岔流、斜流、回流、死水等現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場河段選址踏勘比較，初步選定白偉村漫水橋下游約100m處河段做為白偉水位站流量測驗測流斷面。

2.3.2 測流斷面布設(shè)

測流斷面布設(shè)蛀牙包括輔助測流設(shè)施布設(shè)、高程幾點布設(shè)和水尺斷面布設(shè)。

3 走航式ADCP流量測驗

3.1 流量測驗前檢查

根據(jù)斷面河床、水流、泥沙特性和測船，準備必要的外接設(shè)備，對走航式ADCP進行安裝使用前預檢查，根據(jù)接收到的實時水雨情信息，初步擬定走航式ADCP的操作參數(shù)。

3.2 走航式ADCP流量測驗方案部署

3.2.1 測驗次數(shù)

白偉水位站預計最大水位變幅約7m，據(jù)此初步擬定白偉水位站流量需測驗15～25測次，不小于規(guī)范規(guī)定的15測次，也便于提高水位流量關(guān)系定線精度。

3.2.2 單次流量測驗方案選擇

（1）按高、中、低水，汛期與枯水期，漲、落水面進行按駐測和巡測結(jié)合進行綜合施測。

（2）第一個汛期高、中水期，采用駐測方案，量測洪水漲落過程。

（3）汛期及枯水期的中低低水期，采用巡測方案，施測其流量水位關(guān)系單值。

3.2.3 單次流量測流方案精度控制

白偉水位站按濕潤地區(qū)二類精度水文站控制其測驗精度，采用走舫式ADCP測流時，其單次流量測驗精度參照《河流流量測驗規(guī)范》（GB50179-93）中的流速儀法的單次流量允許誤差進行控制。

3.3 走航式ADCP流量測驗

施測時，測船沿預定斷面航行，船艏不應有大幅度擺動。流量相對穩(wěn)定時進行兩個測回斷面流量測量，取均值作為實測流量值。測量時，測船從斷面下游駛?cè)霐嗝?，在接近起點位置時，航行速度沿斷面保持正常速度，直至終點。每半測回測量，記錄航次、橫渡方向、左/右水邊距離、原始數(shù)據(jù)文件名等信息。精確測量記錄換能器的入水深度，選擇合適的外推方法（常數(shù)或指數(shù)方法等），估算上、下盲區(qū)流量。精確測量測船距兩岸岸邊的距離，以便精確估算岸邊測量盲區(qū)流量。在測驗結(jié)束后需及時對測驗情況及結(jié)果進行評價。

3.4 流量計算

3.4.1 實測區(qū)（中層）流速、流量

3.4.3 表層流速、流量計算

表層流速由于ADCP換能器必須浸入水中一定深度，系統(tǒng)不能直接測出表層盲區(qū)的流速，一般由系統(tǒng)采用指數(shù)流速分布公式來推求，表層平均流速可由下式推出：

4 流量測驗工作過程及成果

①1月份完成了流域水文、歷史洪水調(diào)研，水位站點特性調(diào)研、相關(guān)水文資料調(diào)研。②2、3月份，進行了流量測驗河段勘察，選擇流量測驗斷面、流量測驗斷面地形測量，水準基點接測，基本水尺布設(shè)，纜道設(shè)備采購加工，流量測驗用纜線架設(shè)，ADCP測流系統(tǒng)檢查調(diào)試及流量測驗預演操作。4月15日前已具備流量測驗條件。③4月15日后，安排ADCP測流設(shè)備進場，開始現(xiàn)場流量測驗。④第一個洪水期主汛期（為5、6、7、8月份）流量測驗駐測，非主汛期（9月份）巡測。⑤第一個洪水期結(jié)束后提交了洪水期流量測驗中間成果。⑥第一個枯水期（10、11月份）流量測驗駐測。⑦第一個枯水期（12、1、2、3、4月份）流量測驗巡測。⑧第一個枯水期結(jié)束后得出了枯水期流量測驗中間成果。⑨第二個洪水期主汛期（5、6、7、8月）流量測驗駐測。⑩第二個洪水期末，ADCP流量測驗設(shè)備退場，拆除測流纜道，第二個洪水期巡測結(jié)束后三個月內(nèi)，完成最終流量測驗成果。

最后，獲得了準確的白偉站相應的實測流量數(shù)據(jù)，獲得白偉站的流量關(guān)系曲線。提高了龍江水情測報系統(tǒng)對雨量預報的準確度，為龍江流域水電站的發(fā)電調(diào)度和防洪調(diào)度發(fā)揮了重大的作用。

收稿日期：2018-6-24

作者簡介：黃文豐（1968-），男，電力工程師，本科，主要從事水電廠生產(chǎn)技術(shù)管理方面的工作。