南陵(二)水文站水文纜道流量測驗精簡分析

胡根寶

（安徽省蕪湖水文水資源局南陵水文站，安徽 蕪湖 241000）

0 引言

當前，通過水文纜道配轉(zhuǎn)子式流速儀采用相對水深0.6 一點法測驗流量是水文站常用的測流方法，為了保證一定測驗精度，每年布置一些精測法流量測次，以進行數(shù)據(jù)對比分析檢驗。為了更好地開展水文測驗方式、方法及應用，保證現(xiàn)行規(guī)范精度，更快、更好更準地獲取水文資料，更好地為國民經(jīng)濟服務，本文結(jié)合實際情況，就南陵（二）水文站水文纜道流量測驗精簡分析進行了介紹。

1 測站概況

1.1 測站基本情況

南陵(二)水文站處于長江下游右岸一級支流漳河中上游，位于南陵縣籍山鎮(zhèn)龍門村，東經(jīng)118°20'21"，北緯30°55'52"。集水面積381 km2，距河口距離66 km。皖南丘陵區(qū)200 km2～500 km2代表站，省級重要站，二類精度站。

南陵(二)水文站于2009 年由南陵水文站下遷至籍山鎮(zhèn)現(xiàn)址設(shè)立。

1.2 測站特性

測驗河段基本順直，長度約300 m，左岸為堤防，右岸堤上為防洪墻。河床由沙粘土組成，有沖淤變化。水位在13.2 m 以上，斷面為復式河床，左岸漫灘，灘地寬約30 m；斷面最大水面寬達119 m，水面寬變幅36 m～110 m，本站大斷面見圖1。

測驗斷面上游約170 m 處有跨河公路橋兩座，其對水流及測驗工作基本無影響。斷面上游約7 km 處有柏山渠西干渠與漳河相連，上游約8.5 km 百畝灘建有幸福閘工程，控制流域面積達356 km2，能夠攔蓄河道上游洪水并控制洪水下泄（該工程暫時未運行）。

圖1 南陵(二)水文站大斷面圖

測驗斷面下游約240 m 處有大彎道，下游約1 km 處左岸有后港河匯入。斷面下游約3.4 km 新建漳河城區(qū)一級蓄水閘工程，該工程建成后將抬高南陵縣城區(qū)水位，對該站流量測驗工作有影響。斷面下游51.2 km 處建有瀂港閘工程，由泄水閘、船閘組成。泄水閘采用開敞式平底閘型式，閘孔總凈寬為168 m，共設(shè)14 孔，單孔凈寬12 m。瀂港水閘運用原則及方式為：（1）洪水期（4 月～9 月），閘全部開啟，以防洪為首要任務；（2）枯水時期（10 月～次年3 月底），根據(jù)下游河道需求，閘控制調(diào)度。

本站受洪水漲落、斷面沖淤、長江水位（水位高時）頂托以及瀂港閘工程調(diào)度等混合因素影響，水位流量關(guān)系不穩(wěn)定，采用連時序法和連實測流量過程線法推流。

2 流量測驗與資料分析

流速儀是用來測定水流流動速度的計量器具，廣泛應用于江河、水庫、護坡、渠道、管道、水利實驗等，有機械、電測和朝圣三種類型，機械性以轉(zhuǎn)子式為主。

流速儀是根據(jù)水流對流速儀轉(zhuǎn)子的動量傳遞而進行工作的。當水流流過流速儀轉(zhuǎn)子時，水流直線運動能量對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，此轉(zhuǎn)矩克服轉(zhuǎn)子的慣量、軸承等內(nèi)摩阻，以及水流與轉(zhuǎn)子之間相對運動引起的流體阻力，從而使流速儀轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。在一定水流速度范圍內(nèi)，流速儀轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與水流速度呈現(xiàn)出比較穩(wěn)定的近似線性關(guān)系。通過使用一專門設(shè)計的設(shè)備，計測轉(zhuǎn)子在預定時間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)，再查閱流速儀相應檢定公式或檢定關(guān)系曲線，就可得到或計算出水流速度。也可以通過二次儀表輸入相關(guān)系數(shù)后，自動測算水流速度。南陵（二）站全年主要測流方式為纜道配轉(zhuǎn)子式流速儀，也是第一測洪方案。斷面位置在基上14 m 處，東經(jīng)118°20′18″，北緯30°55′53″。

南陵(二)站自2009 年5 月開始測驗以來，常年以相對水深0.6 一點法測驗流量，為進行驗證，共實測精測法流量44次。精測法測次主要布置在洪水過程中的退水期。實測流量變幅5.69 m3/s～276 m3/s，相應水位變幅6.62 m～13.96 m。以精測法流量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計算對應的相對水深0.6 一點法流量，將精測法流量數(shù)據(jù)與相對水深0.6 一點法流量數(shù)據(jù)進行對比分析，計算相對誤差，所得具體數(shù)據(jù)見表1～表3。

表1 Q 精與Q0.6 關(guān)系誤差統(tǒng)計表

表2 中高水期Q 精與Q0.6 關(guān)系誤差統(tǒng)計表

表3 低水期Q 精與Q0.6 關(guān)系誤差統(tǒng)計表

從表格數(shù)據(jù)中可以看出，水位在10.00 m 以上中高水期時，誤差相對較小，所測的33 次中只有3 次誤差超過5%，沒有超過10%的誤差。低水期測驗所測得11 次中，超過5%的有3次，不過也沒有超過10%的誤差。相對來說低水測驗誤差較大，現(xiàn)分析原因有以下幾點：

（1）低水流量測驗時流速較小，相對誤差就會較大[1～2]；

（2）低水流量測驗時受河道因素影響較大，流速小較紊亂，測驗誤差相對較大；

（3）低水流量測驗時受工情影響較大，兩岸死水面積較多，影響流速，相對誤差就會較大。

將精測法流量與對應的相對水深0.6 一點法精簡計算所得流量建立相關(guān)關(guān)系，對比數(shù)據(jù)擬合線見圖2。

圖2 南陵（二）站精測法流量與常測法流量關(guān)系圖

根據(jù)關(guān)系線，可見除個別測點外，兩者之間關(guān)系較好，根據(jù)關(guān)系線擬合分析，相關(guān)系數(shù)為0.9897，可認為相對水深0.6 一點法滿足作為常測法測流要求。

3 結(jié)語

以精測法流量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計算對應的相對水深0.6 一點法流量，將精測法流量數(shù)據(jù)與相對水深0.6 一點法流量數(shù)據(jù)進行對比分析，將精測法流量與對應的相對水深0.6 一點法精簡計算所得流量建立相關(guān)關(guān)系，兩者之間關(guān)系較好，根據(jù)關(guān)系線擬合分析，相關(guān)系數(shù)為0.9897，除個別測點所獲得的數(shù)據(jù)存在較大的誤差外，精測法流量的數(shù)據(jù)與常測法流量數(shù)據(jù)線性關(guān)系較好，說明相對水深0.6 一點法滿足作為常測法的測流要求，而且該方法操作簡便，適合本站采用，并可以推廣。