灌區(qū)的水位測(cè)定和流量測(cè)定方法

□孫利劍 □張純鑫 □張輝棟（河南省人民勝利渠管理局）

灌區(qū)的水位測(cè)定和流量測(cè)定方法

□孫利劍 □張純鑫 □張輝棟（河南省人民勝利渠管理局）

通過(guò)對(duì)基層水利者的了解，本文系統(tǒng)的介紹了灌區(qū)河水水位的觀(guān)測(cè)和河水測(cè)流量的測(cè)定方法。

河水水位；過(guò)水面積；河水面積；浮標(biāo)系數(shù)；橫斷面；側(cè)斷面；水利者

灌區(qū)的大小河流水情都不穩(wěn)定，有些常年不息地流淌，有些枯水季節(jié)斷流，有些防汛季節(jié)全力防汛。為了合理的利用河水資源，就必須掌握河流的變化規(guī)律。

流水的變化主要表現(xiàn)為水位的升降、流速的快慢、流量的增減、泥沙的多少以及河水的水溫和冰情變化等。水位，指一定地點(diǎn)、一定時(shí)間河水表面的高度，它是以某一點(diǎn)作為水位基面（即水位零點(diǎn)）進(jìn)行量算的。水位基面一般分絕對(duì)基面和測(cè)點(diǎn)基面兩種：一是絕對(duì)基面是以某?？诘钠骄Ｆ矫鏋闃?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算的，我國(guó)目前河流水位都是以黃海的青島零點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)；測(cè)點(diǎn)基面是為了便于在河流上就地觀(guān)測(cè)和計(jì)算，通常在觀(guān)測(cè)地點(diǎn)最低枯水位以下0.5～1 m處作為零點(diǎn)的。但是在應(yīng)用這種觀(guān)測(cè)資料時(shí)，須根據(jù)測(cè)點(diǎn)基面和絕對(duì)基面的關(guān)系，將其換算成統(tǒng)一的絕對(duì)高程。水位的漲落一般是在觀(guān)測(cè)點(diǎn)用水尺或自記水位計(jì)進(jìn)行觀(guān)測(cè)的。二是水位觀(guān)測(cè)水文中最重要的項(xiàng)目之一，其它一系列水文要素的計(jì)算均受水位資料的影響，根據(jù)不同時(shí)間水位的記錄，可以繪出一條某河流的水位歷時(shí)曲線(xiàn)，從曲線(xiàn)上可以清楚的看出該點(diǎn)全年水位變化情況：流速，指單位時(shí)間里水流前進(jìn)的距離；流速在河流橫斷面上是不均勻的，底層水流由于受河床摩擦力作用，流速較??；流速由水底向水面遞增，但水面受空氣的摩擦，流速減小，而最大流速在水面稍下一點(diǎn)的位置。從橫向分布來(lái)說(shuō)，兩岸流速最小，河心流速最大；縱向流速多運(yùn)用流速儀（旋杯式或旋漿式）進(jìn)行觀(guān)測(cè)。在基層，流量是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一斷面的水的體積，流量常用單位是1 m3/s。

在修建攔河閘、水庫(kù)塘壩河溝渠時(shí)，必須精確計(jì)算河渠的流量，現(xiàn)介紹既實(shí)用又科學(xué)的測(cè)量方法，以供農(nóng)村水利者參考。

一、用水面浮標(biāo)測(cè)定河水流量

這種方法是用能在水面上漂浮的木板或干燥秫秸瓤等物，測(cè)出水面平均流速，再測(cè)出設(shè)置在水渠上的橫斷面過(guò)水面積，通過(guò)計(jì)算求得流量。具體方法如下：測(cè)流橫斷面：測(cè)流的河道一般要選在比較順直，深度和寬度變化不大，沒(méi)有直流匯入和雜草較少的地方。測(cè)流河段一般取50～100 m，其中需設(shè)2個(gè)輔助斷面（上、下斷面）和一個(gè)測(cè)流斷面（中斷面），在中斷面處河岸一側(cè)打上木樁，作為計(jì)算測(cè)流斷面上各點(diǎn)距離的起點(diǎn)。施測(cè)前，先在中斷面上拉一根繩子（每隔1 m系一標(biāo)記），當(dāng)浮標(biāo)經(jīng)過(guò)中斷面時(shí)，用測(cè)探桿測(cè)出這一點(diǎn)的水深，并記錄測(cè)深點(diǎn)到木樁的距離，以便畫(huà)出河道的橫斷面和計(jì)算過(guò)水面積。

二、測(cè)流量

在水面上＜50 m時(shí)，可由3人分別站在上、中、下3個(gè)斷面上。上斷面，人在斷面稍上處投放浮標(biāo)，并發(fā)出浮標(biāo)經(jīng)上斷面的信號(hào)，中斷面處的人看計(jì)時(shí)表，根據(jù)上下斷面發(fā)來(lái)的信號(hào)，記錄浮標(biāo)經(jīng)過(guò)上斷面的時(shí)間。

浮標(biāo)一般都按水面寬度均勻投放，數(shù)目可視水面寬度而定。水面3 m以下者，放1～2個(gè)；5～10 m者，每3 m放1個(gè)；10～50 m者，每5～8 m放1個(gè)。投放時(shí)，應(yīng)從一岸陸續(xù)放到另一岸，每次放1個(gè)，等第1個(gè)浮標(biāo)經(jīng)過(guò)下斷面后再放第2個(gè)。

三、計(jì)算流量

（一）河道過(guò)水?dāng)嗝婷娣e計(jì)算

根據(jù)測(cè)量時(shí)得到的水深和到木樁的距離，繪制中斷面圖，然后計(jì)算面積。

表1 參數(shù)表

表2 施測(cè)結(jié)果表

（二）計(jì)算水面平均流速（流速）

（三）虛流量

由于實(shí)測(cè)的水面平均流速偏大，不能代表全斷面的平均流速，故按實(shí)測(cè)的水面平均流速計(jì)算的流量稱(chēng)虛流量。虛流量乘以浮標(biāo)系數(shù)才是比較精確的實(shí)際流量。計(jì)算虛流量的方法是：Q′=SV,式中S為河道過(guò)水?dāng)嗝婷娣e；V為水面平均流速。

（四）流量計(jì)算

流量Q=KQ，K為浮標(biāo)系數(shù)，與風(fēng)力風(fēng)向有關(guān)，可參考表1確定。

例如：某河在用水面漂浮測(cè)流時(shí)，均勻投放，上下斷面間距離50 m，施測(cè)結(jié)果如表2，試計(jì)算其流量。

上表中的（5）、（6）、（7）項(xiàng)是通過(guò)實(shí)用精確計(jì)算得到的。

表3 過(guò)水?dāng)嗝媸y(cè)結(jié)果表

表中的部分平均水深是相鄰兩水深的平均值，部分面積則是部分平均水深與部分寬度的乘積。河道過(guò)水面積等于部分面積的總和，即

當(dāng)容器不規(guī)則，計(jì)算容積較困難時(shí)，可稱(chēng)出整容器水的重量G，再按（r是1000 L/m3）換算出水的體積，然后再求流量。例如：一容器水的重量G=124 kg，流水時(shí)間為t=20 s，則水的體積，那就得出流量是

2011-03-11