李旭東

(安徽省阜陽水文水資源局，安徽 阜陽 236000)

該站作為省界站，淮委水文局從2012年起就在嘗試開展自動流量系統(tǒng)建設(shè)工作。該站水位流量關(guān)系主要受上下游閘門啟閉影響，中低水位時上下游閘門啟閉頻繁，水位流量關(guān)系紊亂無規(guī)律；高水時，上下游閘門全部提出水面，水位流量關(guān)系主要受洪水漲落影響。目前常規(guī)采用實(shí)測流量過程線法進(jìn)行流量測次布置，年平均流量測次350次。本文主要探究該站的自動流量監(jiān)測系統(tǒng)的可用性和精度。

1 自動流量監(jiān)測系統(tǒng)工作原理

能坡法流量測驗(yàn)方法是采用曼寧公式為基礎(chǔ)，建立斷面的垂線流速模型。二線能坡法自動流量監(jiān)測系統(tǒng)是在能坡法流量測驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的創(chuàng)新，采用2臺坐底式的聲學(xué)多普勒流速儀實(shí)時監(jiān)測斷面中2條垂線的平均流速，從而獲得所需要的流量數(shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)比測分析

通過對界首站歷史實(shí)測流量垂線流速分布代表性等情況進(jìn)行分析，對二線能坡法自動流量監(jiān)測系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置，持續(xù)獲取流量數(shù)據(jù)。文章選用2018年度自動流量數(shù)據(jù)與水文站實(shí)測和整編流量成果進(jìn)行單次、日、月、年流量分析。

2.1 流量數(shù)據(jù)處理

二線能坡自動流量系統(tǒng)每5 min采集1組數(shù)據(jù)，2018年度數(shù)據(jù)量為99 211字組數(shù)，其中刪除了9處奇異值數(shù)據(jù)，并對剩余數(shù)據(jù)按照不影響特征值和日均流量的原則進(jìn)行了精簡，處理后數(shù)據(jù)量為14 872字組數(shù)。采用精簡后的數(shù)據(jù)進(jìn)行日、月、年及特征流量整編。水文站全年實(shí)測流量364次，對實(shí)測流量數(shù)據(jù)采用連實(shí)測流量過程線法對流量數(shù)據(jù)進(jìn)行整編。自動流量過程線與水文站整編流量過程線如圖1所示。

圖1 自動流量與水文站整編過程線對照

由圖1可看出：因水文站實(shí)測數(shù)據(jù)偏少，故其過程線在短時間內(nèi)的變化是較平穩(wěn)的，自動流量數(shù)據(jù)比較豐富，其過程線顯示短時間內(nèi)有較大流量變化，但從全年整體來看自動流量與水文站整編流量過程線變化趨勢是一致的。

2.2 數(shù)據(jù)對比分析

從逐次流量對照來看，本年底實(shí)測流量364次，其中有11次處于自動流量故障期間，采用353次實(shí)測流量與自動流量進(jìn)行對比分析，具體如表1所列。因水文站實(shí)測流量是利用流速面積法采用水文纜道流速儀進(jìn)行施測，施測需要一個時段，因此將這個時段中的自動流量進(jìn)行平均與其對照，從對照結(jié)果來看，92.7%的測次差值在50%范圍內(nèi)，僅有25.8%的測次差值在5%范圍內(nèi)。

表1 自動流量與實(shí)測流量對照表

逐日平均流量對照如表2所列，由表2可知，全年日流量差值在5%范圍內(nèi)天數(shù)占比23.6%，日流量差值在50%以內(nèi)的占比95.7%，最大日流量相差為159%(10月5日)。

表2 逐日平均流量分析對照表

月、年、特征值流量對照如表3所列，平均流量中2月、11月、12月差值分別為15.3%、27.3%、20.9%，其余各月差值均在5%以內(nèi)，年平均流量相差1.92%；最大流量中僅有10月、11月分別相差1.35%、3.77%，在5%以下；最小流量中自動流量全年均為負(fù)值，但水文站整編成果中未出現(xiàn)負(fù)流量。

表3 月、年、特征值流量分析對照表 m3·s-1

根據(jù)2018年自動流量與水文站實(shí)測流量數(shù)據(jù)比測分析認(rèn)為，自動流量整體流量變化趨勢是合理的，其月、年平均流量精度較高，當(dāng)水文站發(fā)生不可抗力無法進(jìn)行流量施測時也可借用該數(shù)據(jù)進(jìn)行整編。同時，水文站在進(jìn)行流量資料整編時，可參照借用自動流量變化過程定線推流。

3 結(jié)束語

由于水文站實(shí)測流量一般需要1h左右，過程中斷面流速變化無法掌握，而自動流量監(jiān)測設(shè)備船只對航行等影響較敏感，會短時間內(nèi)出現(xiàn)較大流量變化，故在實(shí)測流量、極值瞬時流量控制上尚需進(jìn)一步開展進(jìn)模型率定研究。同時應(yīng)加強(qiáng)與設(shè)備廠家聯(lián)系，繼續(xù)鞏固自動監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。