淺談沙灘水位站測流能力建設(shè)

顏真梅，母國宏

(重慶市江津區(qū)水文水資源管理站，重慶 江津 402260)

淺談沙灘水位站測流能力建設(shè)

顏真梅，母國宏

(重慶市江津區(qū)水文水資源管理站，重慶 江津 402260)

本文對沙灘水位站的現(xiàn)狀及存在問題進(jìn)行了分析，并探討了沙灘水位站測流能力建設(shè)方案，通過采用雷達(dá)波在線測流方式，實(shí)現(xiàn)自動化測流，無需人工操作，極大地提高了工作效率。沙灘水位站測流能力建設(shè)將提高復(fù)興河流域水文信息的采集、傳輸、處理水平，有效提高流域洪水預(yù)警預(yù)報(bào)能力，為保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全提供可靠的技術(shù)支撐。

水位站；測流能力；建設(shè)；雷達(dá)波

沙灘水位站現(xiàn)有觀測項(xiàng)目為雨量和水位觀測。為了提高洪水預(yù)警預(yù)報(bào)能力，提高復(fù)興河流域水文信息的采集、傳輸、處理水平，對沙灘水位站進(jìn)行了測流升級，除雨量、水位觀測項(xiàng)目外，增加流量測驗(yàn)項(xiàng)目，雨量仍采用現(xiàn)有翻斗雨量計(jì)遙測方式，水位觀測仍采用氣泡式水位計(jì)遙測為主、直立式水尺人工觀測為輔的方式。流量測驗(yàn)方式采用雷達(dá)波測流，特大洪水采用手持電波流速儀或比降面積法施測。配置流速儀、測深桿、音響器等，進(jìn)行低枯水涉水測流。配置電波流速儀等，在岸上進(jìn)行高水測流[1]。雷達(dá)波測流系統(tǒng)作為新型自動流量監(jiān)測設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了流量的自動監(jiān)測，提高了水文測驗(yàn)效率。

1 現(xiàn)狀及存在問題

1.1 現(xiàn)狀

沙灘水位站始建于1960年4月。1987年1月，由原斷面位置下遷500 m至現(xiàn)在的測驗(yàn)斷面位置?，F(xiàn)斷面位于重慶市江津區(qū)柏林鎮(zhèn)復(fù)興村，監(jiān)測對象為復(fù)興河，集水面積193 km2，距河口17.4 km。沙灘水位站測驗(yàn)河段較順直，長約80 m?；緮嗝嬖谧?，呈“V”字形，由砂礫卵石組成，斷面右面由巖石組成，原斷面上有岔河溝，現(xiàn)修公路堵塞，斷面下有攔河拱橋一座?，F(xiàn)有監(jiān)測項(xiàng)目為雨量、水位。雨量觀測采用翻斗雨量計(jì)進(jìn)行自動觀測。水位觀測采用氣泡式壓力水位計(jì)與直立式水尺相結(jié)合的方式進(jìn)行觀測。沙灘站現(xiàn)有測驗(yàn)河段基礎(chǔ)設(shè)施，水位觀測設(shè)施、雨量觀測設(shè)施等。

1.1.1 測驗(yàn)河段基礎(chǔ)設(shè)施

沙灘水位站在測站附近的不同位置設(shè)置了BM91-329、BM共2個水準(zhǔn)點(diǎn)，BM91-329位于基本水尺斷面下45 m拱橋基石上，設(shè)立于1994年7月27日，高程250.348 m；BM位于基本水尺斷面下30 m黃葛樹下巖石上，設(shè)立于1987年1月1日，高程249.753 m。

為了便于觀測，沙灘水位站修建了觀測道路，觀測道路位于基本水尺斷面岸邊，現(xiàn)狀水位站測井房旁。

1.1.2 水位觀測設(shè)施設(shè)備

直立式水尺：基本水尺斷面位于拱橋上游40 m，河道左岸，具有P1～P3共3根直立式水尺，沿河布設(shè)。

氣泡式壓力水位計(jì)：氣泡式壓力水位計(jì)位于右岸基本斷面處，岸上設(shè)施建設(shè)在河岸穩(wěn)定的岸邊，采用支架結(jié)構(gòu)；水下出氣口的相應(yīng)設(shè)施固定在埋樁上起始(零點(diǎn))高程處且與水流方向相垂直，氣壓傳輸管道長度不超過規(guī)定值；設(shè)有與RTU連接的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)水位數(shù)據(jù)的自動采集和傳輸功能。氣泡水位計(jì)傳輸方式為GPRS傳輸。

1.1.3 雨量觀測設(shè)施設(shè)備

沙灘水位站雨量采用翻斗雨量計(jì)，位于氣泡水位計(jì)雙桿頂端。

1.2 存在的問題

沙灘水位站原來主要觀測雨量和水位記錄數(shù)據(jù)，沒有流量測驗(yàn)方面的設(shè)施設(shè)備，無法進(jìn)行流量監(jiān)測。流量測驗(yàn)的目的是取得天然河流以及水利工程調(diào)節(jié)控制后的各種徑流資料。流量監(jiān)測資料可為防汛抗旱、水資源管理等服務(wù)。2014年6月2日至6月3日，筍溪河流域出現(xiàn)特大洪水。受上游貴州和區(qū)間特大暴雨影響，復(fù)興河出現(xiàn)超保證洪水，復(fù)興河沙灘站6月3日8時36分出現(xiàn)洪峰水位，水位變幅超保證水位3 m多，江津區(qū)多個鎮(zhèn)(街)受災(zāi)嚴(yán)重，直接經(jīng)濟(jì)損失上億元。由于復(fù)興河沙灘水位站沒有建設(shè)流量測驗(yàn)設(shè)施，無法開展流量監(jiān)測工作，無法做出具體的預(yù)報(bào)方案，不能全面有效反應(yīng)河流暴雨洪水過程，不能充分發(fā)揮站點(diǎn)的防洪預(yù)警作用，導(dǎo)致復(fù)興河及筍溪河流域損失慘重。為此，對沙灘水位站測流能力進(jìn)行升級改造十分必要。

2 建設(shè)方案

2.1 建設(shè)內(nèi)容和規(guī)模

沙灘水位站在基本斷面下游40 m處有已建的人行橋，利用人行橋安裝測流設(shè)備，并采用遙控走航ADCP進(jìn)行對比測流。根據(jù)《水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)》(SL 276-2002)，每個水尺斷面(基本水尺、測流斷面水尺、比降水尺)、測流斷面和浮標(biāo)斷面設(shè)置2～4個斷面樁。沙灘水位站現(xiàn)狀無斷面樁，根據(jù)流量測驗(yàn)工作需要，增設(shè)斷面樁2個。同時，沙灘站測井房已破舊不堪，對其進(jìn)行改造整治。因此，確定沙灘水位站測流能力建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為：在基本水尺斷面建設(shè)斷面樁2個，建設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)1個，改造測井房，配置流量在線監(jiān)測設(shè)備(含避雷系統(tǒng))、流量比測設(shè)備等。

2.2 建設(shè)方案

2.2.1 水位觀測設(shè)施設(shè)備

水位觀測仍采用現(xiàn)有的氣泡式壓力水位計(jì)與直立式水尺相結(jié)合的方式進(jìn)行觀測。

2.2.2 雨量觀測設(shè)施設(shè)備

雨量觀測仍采用現(xiàn)有翻斗雨量計(jì)進(jìn)行自動觀測。

2.2.3 流量測驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施

斷面樁：新建2個斷面樁，位于基本水尺斷面兩側(cè)，采用φ20圓鋼，頂端磨圓，并用混凝土澆筑基礎(chǔ)，混凝土標(biāo)號為C20。

水準(zhǔn)點(diǎn)：新建水準(zhǔn)點(diǎn)位于P2水尺旁。水準(zhǔn)點(diǎn)由基座、水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)識、檢修井、蓋板組成?；捎没炷两Y(jié)構(gòu)，蓋板平面尺寸390 mm×390 mm，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

3 流量測驗(yàn)方式

流量測驗(yàn)方式采用雷達(dá)波測流，特大洪水采用手持電波流速儀或比降面積法施測。配置流速儀、測深桿、音響器等，進(jìn)行低枯水涉水測流。配置電波流速儀等，在岸上進(jìn)行高水測流。雷達(dá)波在線測流系統(tǒng)主要包括：雷達(dá)波流速傳感器、水位計(jì)(采用現(xiàn)有氣泡水位計(jì))、無線傳輸模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、計(jì)算機(jī)、測流軟件及安裝支架[2-3]。沙灘水位站在基本斷面下游40 m處有已建的人行橋，利用該大橋安裝測流設(shè)備，并采用走航ADCP進(jìn)行比測，通過比測求證斷面的表面流速系數(shù)，達(dá)到在線測流的目的。根據(jù)水面寬度和斷面形態(tài)，在橋上安裝多個雷達(dá)波流速傳感器，相當(dāng)于布設(shè)多條測速垂線。按照雷達(dá)波測流系統(tǒng)原理，其施測的是虛流量。為得到斷面真實(shí)流量需進(jìn)行人工比測，率定系統(tǒng)的綜合水面浮標(biāo)系數(shù)。在系統(tǒng)運(yùn)行初期，水面浮標(biāo)系數(shù)可選取在0.75～0.85之間。流量比測可參照《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》(GB 50179-2015)規(guī)定的浮標(biāo)系數(shù)的試驗(yàn)和確定一節(jié)，采用走航ADCP方法與雷達(dá)波測流系統(tǒng)實(shí)測流量比測法和水位流量關(guān)系曲線法確定浮標(biāo)系數(shù)。根據(jù)本站漲水情況，選取較大的場次洪水，施測洪峰變化的全過程。以走航ADCP所測的流量作為標(biāo)準(zhǔn)值，校核雷達(dá)波測流系統(tǒng)的虛流量。

4 結(jié) 語

通過測流能力建設(shè)，增加流量監(jiān)測項(xiàng)目，采用雷達(dá)波在線測流方式，將實(shí)現(xiàn)自動化測流，無需人工操作，每次測流時，通過水位變幅、時間兩個因素進(jìn)行控制，啟動自動測流，水位采用現(xiàn)有氣泡水位計(jì)觀測數(shù)據(jù)，也可以操作測流軟件給采集模塊發(fā)送命令，采集模塊通過無線鏈路控制5個雷達(dá)波流速傳感器同時啟動測流，根據(jù)設(shè)定的平均時長(最長99 s)采集流速數(shù)據(jù)，采集模塊也同步采集水位數(shù)據(jù)，然后一并發(fā)送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)收到所有流速和水位數(shù)據(jù)后，測流軟件自動計(jì)算出流量成果。

該種測流方式提高了工作效率，節(jié)省了人力資源，采用先進(jìn)的流量觀測設(shè)備，增加流量監(jiān)測，可提高復(fù)興河流域水文信息的采集、傳輸、處理水平和洪水預(yù)警預(yù)報(bào)能力，確保發(fā)生洪水時能及時預(yù)警預(yù)報(bào)，為復(fù)興河流域防洪提供及時、準(zhǔn)確的決策依據(jù)，為保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全提供技術(shù)保障，也為水資源的開發(fā)、利用、保護(hù)和管理提供基礎(chǔ)服務(wù)。

[1] 王學(xué)敏.淺談八道溝水位站測流能力建設(shè)[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2016,36(3)：59-60.

[2] 秦福清.雷達(dá)波流速儀在中小河流流量測驗(yàn)中的應(yīng)用分析[J].水利信息化，2012(4)：42-48.

[3] 沈曉紅.雷達(dá)波測流技術(shù)在永定水文站的應(yīng)用[J].水利科技，2016(2)：53-54.

Shallowly discussed hydrometric ability construction of Shatan water level station

YAN Zhenmei，MU Guohong

(TheHydrologyandWaterresourcesManagementstationofJiangjinDistrictofChongqing，Jiangjin402260，China)

The paper analysis the current situation and problem of the Shatan water level station ,discussed the hydrometric ability construction scheme of Shatan water level station,through the way of online measurement of rada-wave, achieve the automatic flow measurement without artificial operation ,This greatly improved work efficiency. The hydrometric?ability construction of Shatan level station will improve the hydrological information collection, transmission and processing level of Fuxing river, Effectively improve the flood forecasting ability of watershed and provide reliable technical support to ensure the security of people’s life.

water level station; hydrometric ability;construction;radar-wave

顏真梅(1984-)，女，重慶璧山人，工程師，主要從事水文水資源工作。E-mail:310650664@qq.com。

P332

A

2096-0506(2017)02-0068-03