姚江大閘SL流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站參數(shù)率定

羅 藝，孫德勇，莫明輝，趙立鋒

（1.寧波市水文站，浙江 寧波 315020；2.浙江省河海測(cè)繪院，浙江 杭州 310008）

1 站點(diǎn)情況介紹

姚江大閘站設(shè)立于1961年，為國(guó)家基本水文站，該站位于姚江大閘上游330 m處，離姚江出口（寧波三江口）約3.5 km，站址以上集水面積1934 km2。2009年在姚江左岸建成SL流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站并投入使用；2014年站臺(tái)重建，流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站也隨之重建并投入使用。

姚江大閘站斷面形態(tài)較為規(guī)則，斷面長(zhǎng)度約210 m，其最深點(diǎn)高程為- 3.87 m，流量計(jì)安裝位置高程約為- 1.96 m，距離河底距離約為1.00 m。

該站采用Sontek Argonaut - SL500測(cè)流儀監(jiān)測(cè)斷面流量，采樣間隔為300 s，平均時(shí)間為60 s，流層大小為10 m，流層個(gè)數(shù)為1，指標(biāo)流速可選區(qū)域?yàn)? ～ 120 m。

2 參數(shù)率定

2.1 水位面積關(guān)系

根據(jù)姚江大閘站率定斷面資料，結(jié)合姚江大閘站的歷史最高、最低水位，在水位- 2.50 ～ 3.50 m，每1 cm進(jìn)行面積計(jì)算，然后根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行回歸分析，獲取水位面積關(guān)系：

式中：x為水位（m）；y為過水面積（m2）。

姚江大閘率定斷面見圖1。

圖1 姚江大閘率定斷面圖

2.2 指標(biāo)流速與斷面平均流速關(guān)系

采用走航式ADCP[1]進(jìn)行流量觀測(cè)，在2015年7月至2016年7月共獲取135組有效測(cè)次流量，斷面平均流速變幅為 0.12 ～ 0.56 m/s，指標(biāo)流速變幅為 0.08 ～ 0.47 m/s，水位變幅為0.70 ～ 2.17 m。對(duì)于該站不同孔況下的流速數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一率定，測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)在高、中、低水位及不同流速級(jí)分布較為均勻，符合率定要求。經(jīng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)定線，建立姚江大閘站指標(biāo)流速與斷面平均流速的曲線關(guān)系（見圖2）。

圖2 指標(biāo)流速與平均流速的關(guān)系圖

根據(jù)SL 247 — 2012《水文資料整編規(guī)范》[3]要求，對(duì)上述回歸方程y = 1.149x + 0.051進(jìn)行定線精度分析與關(guān)系曲線三線檢驗(yàn)，得出斷面平均流速對(duì)關(guān)系曲線的標(biāo)準(zhǔn)差Se =5.07%，隨機(jī)不確定度2Se =10.14%≤13.00%，系統(tǒng)誤差|- 0.17%|≤2.00%，符合要求。

關(guān)系曲線檢驗(yàn)計(jì)算如下：

（1）符號(hào)檢驗(yàn)：n =135，K =72（K為正號(hào)個(gè)數(shù)），u =0.69＜1.15（顯著性水平α = 0.25），符號(hào)檢驗(yàn)通過。

（2）適線檢驗(yàn)：n = 135，不變換符號(hào)“0”次數(shù)為68，變換符號(hào)“1”次數(shù)為67，u = - 0.09＜1.64（顯著性水平α = 0.05），適線檢驗(yàn)通過。

（3）偏離數(shù)值檢驗(yàn)：n = 135，平均相對(duì)偏離值ΔP =- 0.17%，ΔP的標(biāo)準(zhǔn)差SΔP = 0.43%，統(tǒng)計(jì)量t = - 0.39，│t│= 0.39＜1.65（顯著性水平α = 0.10），偏離數(shù)值檢驗(yàn)通過。

上述3種方法對(duì)指標(biāo)流速與斷面平均流速關(guān)系曲線的三線檢驗(yàn)，全部達(dá)到SL 247—2012《水文資料整編規(guī)范》規(guī)范要求，定線正確。

2.3 指標(biāo)流速、水位與斷面流量關(guān)系

SL流量計(jì)由指標(biāo)流速通過關(guān)系曲線算出斷面平均流速，并由水位面積關(guān)系計(jì)算斷面面積，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。三者之間關(guān)系如下：

式中：Q為流量（m3/s）；V1為指標(biāo)流速（m/s），0.08≤V1≤0.47 m/s；H為水位(m)，- 2.50≤H≤3.50 m。

3 流量精度比較

利用水流儀法（11條垂線，0.6H層）和率定后的SL流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)進(jìn)行比較，結(jié)果顯示相對(duì)誤差不大于7.00%，SL流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)精度較高，適用于流量監(jiān)測(cè)。比較結(jié)果見表3。

表3 流量精度對(duì)照分析表

4 結(jié) 語

（1）通過本次流量率定工作可以看出，SL流量計(jì)可以較好地應(yīng)用于流量監(jiān)測(cè)，比起傳統(tǒng)的水文流量測(cè)量具有自動(dòng)、實(shí)時(shí)、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、日常運(yùn)行維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于不同的水域具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可進(jìn)行推廣使用。

（2）SL流量計(jì)的成功使用可以大大減輕姚江大閘站的流量監(jiān)測(cè)工作，為姚江流域的水文預(yù)報(bào)和監(jiān)測(cè)提供技術(shù)手段，推進(jìn)寧波市水文工作的信息化發(fā)展。