朱曉冬　王磊

【摘 要】本論文通過(guò)分析在水位流量關(guān)系曲線檢驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，采用2018年秦淮新河泵站測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)水位流量關(guān)系曲線進(jìn)行了重新率定，應(yīng)用到水情報(bào)汛和水文資料整編中。

【關(guān)鍵詞】秦淮新河泵站;水位流量關(guān)系曲線;數(shù)據(jù)分析

中圖分類號(hào)： TP273;TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）15-0176-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.15.083

Analysis of Test Data of Xinhe Pumping Station in Qinhuai in 2018

ZHU Xiao-dong WANG Lei

（Jiangsu Qinhuai River Water Conservancy Project Management Office， Nanjing Jiangsu 200001， China）

【Abstract】By analyzing the problems in the test of water level-discharge relationship curve， this paper re-calibrates the water level-discharge relationship curve using the test data of Qinhuai Xinhe Pumping Station in 2018， and applies it to flood information and hydrological data compilation.

【Key words】Analysis of water level; discharge curve data; Qinhuai Xinhe Pumping Station

0 概述

秦淮新河閘站樞紐工程位于南京市雨花臺(tái)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)天后村秦淮新河入江口處，距江口1.85km、距河定橋14.95km，樞紐工程包括節(jié)制閘、抽水站、魚(yú)道及船閘各一座，它與武定門樞紐工程均為秦淮河流域的兩個(gè)主要控制工程，共同擔(dān)負(fù)著流域2631km2范圍內(nèi)的防洪、排澇、灌溉、沖污、航運(yùn)、生態(tài)水環(huán)境等功能。

秦淮新河抽水站位于節(jié)制閘南側(cè)，于1982年建成，為灌排兩用泵站。2002年12月進(jìn)行加固改造。改造后安裝1700ZWSQ10-2.5型臥式軸流泵、Y500-6/630kW異步電機(jī)，設(shè)計(jì)揚(yáng)程：灌溉2.5m、排澇2.0m，總裝機(jī)容量3150kW，設(shè)計(jì)流量50m3/s，葉片角調(diào)節(jié)范圍為-6°～+4°。為了滿足生產(chǎn)生活用水及秦淮河生態(tài)水環(huán)境改善需要，需不斷的完善抽水站水位流量關(guān)系曲線，更好地為抽水站的運(yùn)行管理提供有力的技術(shù)支撐。

1 秦淮新河泵站現(xiàn)用的水位流量關(guān)系公式

根據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL537-2011《水工建筑物與堰槽測(cè)流規(guī)范》規(guī)定，低揚(yáng)程抽水站的流量計(jì)算公式為：Q=ηkNse-εh（1）

式中：Q——流量，m3/s;

ηk——抽水效能系數(shù)，相當(dāng)于揚(yáng)程為零時(shí)的每kw電功率抽水量;

ε——抽水效能隨揚(yáng)程增加而遞減的系數(shù);

h——揚(yáng)程，m;

e——自然對(duì)數(shù)底;

Ns——總電功率，kw。

上式適用于凈揚(yáng)程0-6 m的范圍，揚(yáng)程為負(fù)值也有效。式中Q、Ns、h可通過(guò)實(shí)測(cè)而得，ηk和ε則需通過(guò)實(shí)測(cè)資料來(lái)率定。

抽水站根據(jù)2003年、2005年-2009年和2012年泵站實(shí)測(cè)抽水站流量資料，點(diǎn)繪h-ln（Q/Ns）關(guān)系圖，并定出一條關(guān)系線，該線為單一線，解直線方程得兩系數(shù)為：ηk=0.0376;ε=0.246則秦淮新河抽水站抽水流量（正向）的計(jì)算公式是：Q=0.0376×Ns×e-0.246h。

根據(jù)2005年10次實(shí)測(cè)流量資料，點(diǎn)繪h-ln（Q/Ns）關(guān)系圖，并定出一條關(guān)系線，該線為單一線，解直線方程得兩系數(shù)為：ηk = 0.047;ε = 0.398，則秦淮新河抽水站抽水流量（反向）的計(jì)算公式是：Q=0.047×Ns×e-0.398h，并一直延用。

2 水位流量關(guān)系曲線檢驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析

為進(jìn)一步落實(shí)河長(zhǎng)制工作，確保秦淮河七橋甕、秦淮新河閘兩個(gè)國(guó)考的斷面水質(zhì)，秦淮河水利工程管理處探索建立秦淮河引調(diào)水常態(tài)化機(jī)制，通過(guò)延長(zhǎng)工程運(yùn)行時(shí)間、根據(jù)水位水質(zhì)變化實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)泵站機(jī)組運(yùn)行數(shù)量、閘門開(kāi)高及孔數(shù)，優(yōu)化運(yùn)行方案等措施，增加秦淮新河、秦淮河干流水體流動(dòng)動(dòng)力，確保秦淮河日常水質(zhì)、水位要求。2018年全年秦淮新河泵站運(yùn)用時(shí)間達(dá)到了242天，超過(guò)2017年運(yùn)行時(shí)間1倍以上。為滿足水資源的精準(zhǔn)調(diào)度，水文站根據(jù)要求強(qiáng)化了對(duì)秦淮新河泵站的測(cè)驗(yàn)次數(shù)，以保證現(xiàn)行的泵站水位流量關(guān)系計(jì)算公式的精確，全年在泵站運(yùn)行的各個(gè)水位級(jí)下，按照ADCP流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范要求，共進(jìn)行秦淮新河泵站（正向）流量測(cè)驗(yàn)23次。檢查測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)中測(cè)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置是否符合要求、單次測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否在允許誤差范圍內(nèi)等，兩測(cè)次因每半測(cè)回流量值與測(cè)次平均值的偏差超過(guò)允許范圍和測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)中有斷層的原因不能采用，只有21個(gè)測(cè)次的測(cè)驗(yàn)成果滿足要求，對(duì)現(xiàn)有的泵站水位流量關(guān)系公式進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)21個(gè)測(cè)次的測(cè)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)的中間時(shí)間，對(duì)應(yīng)摘錄上下游水位和計(jì)算電功率所用的機(jī)組運(yùn)行的電流、電壓等數(shù)據(jù)，錄入流量系數(shù)計(jì)算表進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算表中我們算得的水位差（揚(yáng)程）數(shù)值涵蓋了0.16-4.00米，能夠反映出泵站在各個(gè)水位級(jí)下的真實(shí)運(yùn)行情況，但是在偏離值（（Q實(shí)-Q計(jì)）/Q計(jì)）的計(jì)算中，我們發(fā)現(xiàn)所有的偏離值均為負(fù)數(shù)，這說(shuō)明本次測(cè)點(diǎn)發(fā)生了整體偏移，均在水位流量關(guān)系曲線下方，顯然是無(wú)法通過(guò)后續(xù)的關(guān)系曲線符號(hào)檢驗(yàn)、適線檢驗(yàn)和偏離檢驗(yàn)的，也就是說(shuō)現(xiàn)行的秦淮新河泵站（正向）水位流量關(guān)系曲線公式已經(jīng)不能運(yùn)用于2018年的流量計(jì)算，必須重新定線，已滿足2018年的流量測(cè)驗(yàn)的實(shí)際情況。

對(duì)產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析。

首先是數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)值，ADCP儀器在17年剛剛進(jìn)行過(guò)維修校驗(yàn)，儀器準(zhǔn)確;查看測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)，每個(gè)測(cè)次的結(jié)果及系統(tǒng)誤差等都是符合要求的，對(duì)此實(shí)測(cè)值是滿足精度要求。

其次是水位流量關(guān)系曲線公式中的關(guān)鍵因素，即水位和功率兩個(gè)主因素。水位采用遙測(cè)數(shù)據(jù)，按照測(cè)驗(yàn)時(shí)間摘錄水位，且測(cè)驗(yàn)這段時(shí)間的遙測(cè)水位過(guò)程線處于正?，F(xiàn)象，并經(jīng)過(guò)多人校核的，這說(shuō)明在水位數(shù)據(jù)摘錄是準(zhǔn)確。與功率相關(guān)的是電流、電壓，采用的泵站運(yùn)行記錄中的數(shù)據(jù)，也進(jìn)行了人工校核。

經(jīng)調(diào)查：隨著開(kāi)機(jī)時(shí)間的增多和安全運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)提高，現(xiàn)在的運(yùn)行記錄中的記錄的電流電壓采用的是微機(jī)保護(hù)中的數(shù)據(jù)，采集精度更高;而原來(lái)采用的數(shù)據(jù)為現(xiàn)地柜上的表計(jì)數(shù)據(jù)，雖然都是采集的電流、電壓，但是兩者的取值是不一樣的。微機(jī)保護(hù)中采集的機(jī)組電流電壓計(jì)算的電功率包含有有功功率和無(wú)功功率，而現(xiàn)地柜上的表計(jì)采集的電流電壓計(jì)算的電功率是直接作用于電機(jī)做功的（即有功功率），這就使得我們用于檢驗(yàn)曲線的電功率整體偏大了，按照曲線公式肯定計(jì)算出來(lái)的流量比實(shí)際流量大。由于電功率的取值發(fā)生了變化，那么現(xiàn)行使用的水位流量關(guān)系曲線公式中的抽水效能系數(shù)和ε抽水效能隨揚(yáng)程增加而遞減的系數(shù)這兩個(gè)因子就應(yīng)該發(fā)生變化，所以我們需對(duì)水位流量關(guān)系曲線進(jìn)行重新定線和檢驗(yàn)。

3 水位流量關(guān)系曲線定線及檢驗(yàn)

根據(jù)上面的分析結(jié)果，我們可以看出由于電功率取值的不同，2018年的測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)已經(jīng)不能檢驗(yàn)現(xiàn)行的秦淮新河泵站（正向）水位流量關(guān)系曲線，且不能與往年數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合定線，所以我們只能采用2018年的測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨(dú)定線。我們根據(jù)2018年實(shí)測(cè)的21個(gè)測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出Q/Ns的值，通過(guò)excel的圖表功能點(diǎn)繪h-ln（Q/Ns）關(guān)系圖，并添加一條指數(shù)關(guān)系趨勢(shì)線，該線為單一線，通過(guò)其中的顯示公式功能我們就能獲得兩個(gè)系數(shù)：ηk=0.031;ε=0.24。將率定的效能系數(shù)和遞減系數(shù)代入（1）式，則秦淮新河抽水站抽水流量（正向）的計(jì)算公式是：Q=0.031×Ns×e-0.24h。

將新定的水位流量關(guān)系曲線公式帶入秦淮新河抽水站流量系數(shù)計(jì)算表，計(jì)算流量和偏離值等數(shù)據(jù)用于三項(xiàng)檢驗(yàn)。

根據(jù)水文資料整編規(guī)范的要求，我們對(duì)新定的線進(jìn)行了三項(xiàng)檢驗(yàn)

（1）符號(hào)檢驗(yàn)：

（2）適線檢驗(yàn)：

k>0.5×（n-1）不作檢驗(yàn) 合理

（3）偏離數(shù)值檢驗(yàn)

|t|=|P|× =0.15× =0.84

合理

（4）標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算

Se= = =6.67%

新定水位流量關(guān)系公式均通過(guò)三項(xiàng)檢驗(yàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)分析在水位流量關(guān)系曲線檢驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，采用2018年秦淮新河抽水站測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)水位流量關(guān)系曲線進(jìn)行了重新率定，應(yīng)用到水情報(bào)汛和水文資料整編中。但在以后的工作中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）抽水站測(cè)流誤差包括水位觀測(cè)誤差，電功率查讀誤差，效率誤差等，在以后的測(cè)驗(yàn)工作中，應(yīng)把觀測(cè)誤差控制在盡可能小的限度內(nèi)，對(duì)系統(tǒng)誤差，必須嚴(yán)格控制，同時(shí)在曲線校驗(yàn)中要保證前后取值一致。

（2）今后要對(duì)抽水站運(yùn)行時(shí)各個(gè)水位級(jí)增加測(cè)驗(yàn)次數(shù)，檢驗(yàn)和完善新定的水位流量關(guān)系曲線，使水位流量關(guān)系曲線公式更加精確，從而更好地為水情測(cè)報(bào)工作服務(wù)。

（3）因?yàn)榍鼗葱潞映樗痉聪蜷_(kāi)機(jī)的機(jī)會(huì)很少，在今后的流量測(cè)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)抓住機(jī)會(huì)測(cè)流，檢驗(yàn)水位流量關(guān)系曲線，以保證水情測(cè)報(bào)和資料整編的精度。

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