水文站橡膠壩測流方法及應(yīng)用分析

吳佩剛

（承德水文水資源勘測局，河北 承德 067000）

水文站橡膠壩測流方法及應(yīng)用分析

吳佩剛

（承德水文水資源勘測局，河北 承德 067000）

2011年7月25日，寬城水文站一場連續(xù)降雨量達(dá)到128.9毫米，由于水文站在縣城內(nèi)，測驗(yàn)斷面受到橡膠壩影響，基本斷面內(nèi)形成大量死水，中低水無法實(shí)測流量，而上下游又沒有可利用的臨時(shí)斷面，經(jīng)研究采用橡膠壩作為臨時(shí)斷面施測流量?，F(xiàn)將寬城站利用橡膠壩的測驗(yàn)方法及應(yīng)用提供給大家，以便研究分析。

水文；橡膠壩；測流；方法

1 引言

伴隨著城區(qū)改造，越來越多的城市在市區(qū)河道內(nèi)修建了橡膠壩。橡膠壩的建設(shè)，改變了原有水文測驗(yàn)斷面的水位流量關(guān)系，給測驗(yàn)及資料整理帶來很多問題，怎樣利用好橡膠壩測驗(yàn)實(shí)測流量擺在我們面前。橡膠壩測流的好處是測驗(yàn)斷面穩(wěn)定，鋼筋水泥結(jié)構(gòu)各點(diǎn)水深因?yàn)槭侨嗽鞌嗝?，水深變化較小，只要采用合適的方法進(jìn)行測驗(yàn)就能夠滿足水文測驗(yàn)整編的需要。本文以寬城站2011年實(shí)測流量為例，探討橡膠壩法測流，供受橡膠壩影響流量測驗(yàn)的水文站探索自身測驗(yàn)方法。

2 采用資料

寬城站為國家二類精度控制站，位于灤河流域?yàn)春铀灯俸由?，屬于瀑河背山區(qū)代表站。寬城水文站坐落于河北省寬城滿族自治縣寬城鎮(zhèn)，東經(jīng)118°30'，北緯 40°37'，集水面積 1661km2。 測驗(yàn)河段位于寬城縣城西，順直河段長約300m，河道平緩，河槽為寬淺型。兩岸為漿砌塊石護(hù)壩。壩內(nèi)兩側(cè)有護(hù)壩鉛絲籠、丁字壩。兩壩間河槽寬度約194m，基下45m建有瀑河大橋一座、180m處有橡膠壩一座，300m處有彎道，形成中、高水控制。

本次分析選用寬城站2011年7月25日至8月3日的橡膠壩處實(shí)測流量資料。最高、最低水位分別為6.00m和4.87m，水位變幅1.13m。實(shí)測最大、最小流量分別為73.8m3/s和3.41m3/s。10月27日后測驗(yàn)斷面受橡膠壩壩袋注水影響流速降低采用連實(shí)測方法整理故不再選取，共施測流量20次。

圖1 河流河網(wǎng)及流域圖

3 測流斷面基本信息

測流斷面在基下180m處橡膠壩壩袋前方1m處。分為左、中、右三個(gè)斷面，斷面間有1.5m厚鋼筋水泥墻。左、右斷面比中斷面河底高程高0.95m。三個(gè)斷面的左右水邊間距都是55.5m。測流斷面河底是水泥結(jié)構(gòu)，沒有沖淤變化，河底各點(diǎn)高程近似相等。斷面處水位面積穩(wěn)定，流量主要受流速影響。受壩袋影響測流斷面處流速較低，中低水適合涉水實(shí)測流量。

圖2 測驗(yàn)河段平面圖

4 橡膠壩測流的測流方法

橡膠壩中斷面水深低于0.95m左右斷面不過水，采用中斷面測流方法。橡膠壩壩袋前1m處鋼筋水泥護(hù)墻上固定架可以固定測繩，用于測定起點(diǎn)距。固定好測繩后根據(jù)起點(diǎn)距利用旋杯流速儀，水深測干在中斷面采用涉水實(shí)測流量。當(dāng)水深大于0.95m時(shí)左右斷面過水，可以采用小浮標(biāo)、實(shí)測水面法、流速儀半身及流速儀0.6一點(diǎn)法等方法配合實(shí)測流量。根據(jù)寬城站實(shí)測資料，當(dāng)水位高于5.88m、斷面最大水深達(dá)到1.18m、斷面最大測點(diǎn)流速達(dá)到0.77m/s以上時(shí)，流速與水深較大不能采用涉水實(shí)測。涉水最大實(shí)測流量56.0m3/s。以上流量中斷面采用流速槍法實(shí)測流量。左右斷面采用涉水實(shí)測方法，最大流量73.8m3/s。

5 可行性分析

根據(jù)斷面情況，制造簡易設(shè)備。在鋼筋水泥墻之間可以制作簡易索道測量設(shè)備，通過此設(shè)備能夠降低由于涉水測量給測量人員帶來的危險(xiǎn)性，又可以提高流速儀測量的高水測流范圍。主要改造是在水泥墻體上下方向分別用膨脹螺栓固定凹形槽鋼，內(nèi)測安裝可供齒輪升降的鏈條，其目的是調(diào)節(jié)流速儀測流測量升降。制作合適長度的循環(huán)測繩，測繩一頭制作一個(gè)帶緊線功能的緊線器架用于將循環(huán)索緊緊及固定流速儀使用。左右岸分別制作帶軸承齒輪搖把及帶循環(huán)論升降器一個(gè)，用于提升下降流速儀使用。流速儀信號可以把電鈴盒安裝到緊線器上，測流人員在岸上控制升降及流速儀水平移動(dòng)。起點(diǎn)距根據(jù)測繩上直接讀出，非常準(zhǔn)確。如果考慮到漲水河道噪音大信號響聲聽不清楚，也可以考慮使用燈光及無線電傳輸方法。無線電利用小范圍無線設(shè)備進(jìn)行信號無線發(fā)射傳導(dǎo)的應(yīng)用。高頻三極管FF501組成的遠(yuǎn)距離調(diào)頻發(fā)射電路，是我個(gè)人考慮的方向。小功率調(diào)頻發(fā)射電路，由于使用了專用的發(fā)射管，調(diào)制度深，不產(chǎn)生幅度調(diào)制，失真小，發(fā)送距離遠(yuǎn)，工作穩(wěn)定，電路簡單易制，只要焊接無誤即可工作，電路原理見圖1所示。圖1電路中，由專用發(fā)射管T2和其外圍件組成一頻率在88～108MHz范圍內(nèi)的高頻振蕩器，駐極體話筒拾取的音頻信號先經(jīng)T1進(jìn)行放大，放大后的低頻信號再對高頻載波進(jìn)行調(diào)制。如斷開駐極話筒M，在輸入端接放音機(jī)輸出就能很好地傳送音樂信號。

需要說明的是射頻發(fā)射專用管T2，其型號是FF501，采用標(biāo)準(zhǔn)的T0－92封裝（像9000系列三極管一樣），外形及引腳排列如圖2所示，其ICM為45mA，fT 大于 1.3GHz，VCEO 為 13V。專用管的優(yōu)點(diǎn)就是一致性好，射頻輸出功率較大，電路容易調(diào)整，F(xiàn)F501完全可工作在更高的頻段。電路中的L2用∮1.0mm的漆包線在∮5.1mm的鉆頭上繞5匝脫胎拉長至0.8cm，C3～C8可用高頻瓷介電容，天線最好用1.2米的拉桿，并垂直放立。天線一定要架好后再上電。電路的工作電流約25±5mA。如發(fā)射頻率不在88～108MHz范圍內(nèi)，可適當(dāng)調(diào)整諧振線圈L2的長度。電路裝調(diào)好后，用FM段調(diào)頻收音機(jī)作接收，有效傳送半徑可達(dá)500m。

圖3 電路原理（左）

圖4 射頻發(fā)射專用管（右）

由于測流時(shí)間短，無線電功率小，可以利用9V疊層電池帶動(dòng)，將流速信號傳回。此套設(shè)備的好處是安裝簡單，攜帶方便，使用完后可以拆卸回來（除了凹型鋼固定在混凝土墻上），制作成本低。

6 結(jié)論

水文工作者在測驗(yàn)工作中，根據(jù)測驗(yàn)環(huán)境的改變，不斷調(diào)整測驗(yàn)手段、研究探索測驗(yàn)新方法。文中所論述的測驗(yàn)方法和測流設(shè)備的改進(jìn)，是利用橡膠壩進(jìn)行測流，一方面，降低了勞動(dòng)者工作強(qiáng)度，保障了測驗(yàn)人員的測驗(yàn)安全，另一方面，縮短了測驗(yàn)時(shí)間，保證了測驗(yàn)精度。今后在設(shè)計(jì)施工橡膠壩的時(shí)候，可以將水文測驗(yàn)的所需設(shè)備和設(shè)施一并設(shè)計(jì)施工，為水文職工施測洪水資料、掌握河流特性提供更加便利條件，以更好的為水文事業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

[1]河北承德寬城水文站工作手冊[Z].

[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第4卷）[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

[3]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，河流流量測驗(yàn)規(guī)范[Z].

[4]寬城2011年流量資料[Z].

K928

A

2095-3763（2012）02-0029-02

2012-03-13

吳佩剛（1972-），男，河北承德人，承德水文水資源勘測局助理工程師。