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        雷達(dá)流量計在黃壁莊水庫入庫河道流量監(jiān)測中的應(yīng)用

        2020-05-16 08:32:34劉燕強(qiáng)彭彩霞
        河北水利 2020年3期
        關(guān)鍵詞:監(jiān)測站多普勒流速

        劉燕強(qiáng) 彭彩霞

        黃壁莊水庫位于河北省石家莊市鹿泉區(qū)黃壁莊鎮(zhèn)附近的滹沱河干流上,是滹沱河中下游重要的控制性大(Ⅰ)型水利樞紐工程。水庫的主要入庫河流有南甸河、滹沱河和冶河3 條河流。其中冶河是黃壁莊水庫的主要來水水源,因此加強(qiáng)對冶河河道流量監(jiān)測,對黃壁莊水庫合理開發(fā)利用水資源、安全度汛、提高水庫管理水平具有重大意義。

        1.雷達(dá)流量計測流原理

        雷達(dá)流量計以面積—流速法為基礎(chǔ),采用非接觸式雷達(dá)波利用多普勒效應(yīng)原理來監(jiān)測水體流速。測速探頭斜向下發(fā)出一束雷達(dá)波,雷達(dá)波到達(dá)水體表面后反射,由于多普勒效應(yīng)發(fā)出的雷達(dá)波和接受到的雷達(dá)波會產(chǎn)生多普勒頻移,多普勒頻移正比于流速。通過測量多普勒頻移即可測量水體表面速度。再經(jīng)修正、率定后估算出斷面平均流速。

        圖1 流量監(jiān)測站點設(shè)備布置示意圖

        表1 黃壁莊水庫特征水位匯總表

        利用雷達(dá)水位計測量水位H,結(jié)合預(yù)先測量好設(shè)備安裝處的河道斷面圖,自動推算出過流面積S。

        表2 平山水文站站址處洪水指標(biāo)表

        2.雷達(dá)流量計實際應(yīng)用

        2.1 站點位置選擇

        根據(jù)《河流流量測驗規(guī)范》GB 50179-2015 要求,河道流量監(jiān)測站點應(yīng)布置在順直、穩(wěn)定、水流集中、無分流岔流、斜流、匯流、死水等現(xiàn)象的河段,順直河段長度應(yīng)大于洪水時主河槽寬度的3 倍,宜避開有較大支流匯入或湖泊、水庫等大水體產(chǎn)生變動回水影響。在平原河流上,要求河道順直勻整,全河段應(yīng)有大體一致的河寬、水深和比降,單式河槽河床上宜無水草叢生。結(jié)冰河流不宜選擇在有冰凌堆積、冰塞、冰壩的地點。黃壁莊水庫特征水位見表1。

        結(jié)合水庫多年蓄水情況,為了避免水庫回水對測流結(jié)果產(chǎn)生影響,本次流量監(jiān)測站點布設(shè)范圍不考慮北賈莊橡膠壩及以下部分河道。石閆路大橋以上部分河段河床不規(guī)則,河面程分散性細(xì)流,且兩側(cè)堤岸未進(jìn)行工程處理,也不宜設(shè)置流量監(jiān)測斷面??紤]到中山西路大橋處設(shè)有冶河平山水文站,可對其測量結(jié)果進(jìn)行驗證,因此選擇在中山西路大橋處設(shè)置流量監(jiān)測站點。

        2.2 布設(shè)方案

        根據(jù)《水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)》SL276-2002,水文測站設(shè)施應(yīng)滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)和測洪標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)出現(xiàn)防洪標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)洪水時,應(yīng)能保證設(shè)施設(shè)備不被淹沒、沖毀,保障人身安全;當(dāng)發(fā)生測洪標(biāo)準(zhǔn)及其以下洪水時,測驗設(shè)施設(shè)備應(yīng)能正常運行,測站測報工作應(yīng)能正常開展。本次流量監(jiān)測站選址處平山水文站屬于大河一般控制站,故本次流量監(jiān)測設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)參照大河一般控制站標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇,測洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。站址處洪水指標(biāo)見表2。

        由于該處河面寬度約140m,為了提高測量精度本次采用一拖七解決方案,即設(shè)置7 個雷達(dá)流速儀和1 個雷達(dá)水位計。流速儀分別布設(shè)在1~7#跨中位置。水位計安裝在6#雷達(dá)流速儀旁邊。所有設(shè)備均布置在127.46m 高程以上,且應(yīng)保證當(dāng)水位達(dá)到126.64m 時能夠進(jìn)行測流工作,布置示意圖見圖1。

        3.結(jié)語

        雷達(dá)流量計在冶河中山西路大橋處安裝后,實現(xiàn)了黃壁莊水庫對冶河入庫流量的實時在線監(jiān)測,由于其運行環(huán)境較差,測量點流態(tài)不穩(wěn)定,加之水草生長速度快,不能夠及時清理等原因,造成其測量結(jié)果與水文站測量結(jié)果存在一定誤差。但是測量數(shù)據(jù)經(jīng)過不定期專業(yè)率定后基本能夠滿足水庫管理需求,可以為水庫管理人員的決策提供數(shù)據(jù)支撐。

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