晁小路 馬良成

摘 要： 大水水文站為黃河一級(jí)支流黑河控制站。為了提高測(cè)驗(yàn)精度，2017年7年-2018年10月在大水水文站進(jìn)行走航式ADCP比測(cè)分析，通過(guò)對(duì)流量、面積、流速的比測(cè)分析，得出走航式ADCP在大水站適用。

關(guān)鍵詞： 大水水文站;走航式ADCP;流量測(cè)驗(yàn)

【中圖分類號(hào)】TV123 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.35.273

1 測(cè)站概況

黑河大水水文站位于甘肅省瑪曲縣大水牧場(chǎng)，為黃河一級(jí)支流黑河控制站。東經(jīng)102°16′04.7″、北緯33°59′ 33.5″，距河口31km，集水面積7421km2。測(cè)驗(yàn)河段基本順直，順直段約300m，U型河槽，基上1km和基下1.2km均有彎道，中、高水時(shí)下游彎道起控制作用?；緮嗝嫦掠渭s31km為入黃口，上游200m處有支流大水溝加入，為溫泉，冬季斷面不結(jié)冰。

2 比測(cè)儀器設(shè)備情況

本次使用的瑞譜ADCP，配備Hemisphere V102 GPS 羅經(jīng)（V102 GPS Compass）一體機(jī)，由美國(guó)德立達(dá)（Teledyne）集團(tuán)TRDI公司生產(chǎn)的新一代智能流量測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)——“瑞譜”型ADCP。此次使用便攜式遙控電動(dòng)船是一款適用于中小河流使用的 ADCP 載體，其船體采用高強(qiáng)度柔性 PE 材料，全速行駛撞擊巖石不破裂。整體防水密封，內(nèi)部填充泡沫，永不沉沒(méi)，ADCP 外置安裝，裝卸 ADCP 和充電時(shí)無(wú)需打開(kāi)船體。其次電機(jī)動(dòng)力強(qiáng)，旋槳防止漂浮物纏繞、不怕礁石碰撞的動(dòng)力裝置，并保障了船體的操控自如及平穩(wěn)的姿態(tài)。

3 比測(cè)方法

每次比測(cè)走航式ADCP使用遙控船，采用橫渡法施測(cè)2個(gè)測(cè)回?cái)嗝媪髁浚ㄔ诹魉賰x法測(cè)流前、后各往返1個(gè)來(lái)回或在流速儀法測(cè)流時(shí)間的中間時(shí)段施測(cè)2個(gè)測(cè)回），其算術(shù)平均值作為走航式ADCP測(cè)得的流量值，每半個(gè)測(cè)回測(cè)得的流量值不大于2個(gè)測(cè)回算術(shù)平均值的±5%。ADCP測(cè)得算術(shù)平均值與流速儀常測(cè)法測(cè)得的流量相比較，相對(duì)誤差不超過(guò)±5%;比測(cè)隨機(jī)不確定度不應(yīng)超過(guò)6%，比測(cè)條件較差的不應(yīng)超過(guò)7%;系統(tǒng)誤差不應(yīng)超過(guò)±1%，條件較差的不應(yīng)超過(guò)±2%。

3.1 參數(shù)設(shè)置

在施測(cè)過(guò)程中該站的走航式ADCP主要參數(shù)設(shè)置如下：

ADCP探能器入水深度使用電動(dòng)遙控船時(shí)采用0.13m、使用三體船時(shí)采用0.08m;岸邊系數(shù)斜坡采用0.7、陡岸采用0.8;水深修正一致使用River Depth Source中的Composite（VB）;冪函數(shù)指數(shù)使用流量測(cè)量質(zhì)量控制和管理軟件 Q-View推薦值;聲速采用固定聲速1430m/s。

4 比測(cè)資料分析

本次比測(cè)試驗(yàn)從2017年7月至2018年10月，共測(cè)得33組比測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。測(cè)得水位變幅范圍為398.94m～402.85m;實(shí)測(cè)流量變幅范圍為9.29m3/s～405m3/s。比測(cè)數(shù)據(jù)，

備注：Q0為流速儀實(shí)測(cè)流量值，Q1為ADCP實(shí)測(cè)流量值;

進(jìn)行綜合分析得出：33次比測(cè)試驗(yàn)相對(duì)誤差均在±5%范圍內(nèi)，合格率為100%;系統(tǒng)誤差為+0.11%，標(biāo)準(zhǔn)差為2.79%，不確定度為5.58%，符合《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》中4.1.2.3條比測(cè)隨機(jī)不確定不應(yīng)超過(guò)6%，系統(tǒng)誤差不應(yīng)超過(guò)±1%的規(guī)定。

4.1 流量相關(guān)關(guān)系分析

以流速儀實(shí)測(cè)流量值為縱坐標(biāo)，以ADCP實(shí)測(cè)流量值為橫坐標(biāo)，建立Q0～Q1相關(guān)關(guān)系（見(jiàn)圖1）。從圖1可以看出，兩者相關(guān)關(guān)系很好，相關(guān)系數(shù)為0.9988，具有很高的擬合度，其相關(guān)公式為Q0 = 1.0095Q1-0.4792。

5 結(jié)論

黑河大水水文站測(cè)驗(yàn)河段順直，水面比降較小，洪水過(guò)程漲落緩慢，含沙量較小，流速小。測(cè)驗(yàn)設(shè)施比較落后，沒(méi)有測(cè)流纜道，目前測(cè)流方式為橡皮船流速儀法測(cè)流。走航式ADCP具有測(cè)驗(yàn)歷時(shí)短、操作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，可以提高流量測(cè)驗(yàn)的工作效率，大大減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

經(jīng)綜合性分析，走航式ADCP完全可在黑河大水水文站水位變幅為398.94m～402.85m、流量變幅為9.29m3/s～405m3/s范圍內(nèi)投產(chǎn)使用，作為黑河大水水文站流量測(cè)驗(yàn)的常用手段。

參考文獻(xiàn)

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