老沭河新安站二線能坡法流量實時在線分析

（江蘇省水文水資源勘測局徐州分局，江蘇徐州 221000）

0.概況

沭河發源于山東省沂水縣北部沂山南麓，屬陡漲陡落的山溪型河流，流經大官莊分為向東新沭河、向南老沭河兩股。老沭河江蘇境內段河床坡降相對較緩，但漲落水仍然較為迅速。

老沭河新安站附近河段基本順直，主泓斷面為不太規則U字形，常水位水面寬197m，河床基本無沖淤，不通航；水流受變動回水等綜合因素影響，無穩定水位～流量關系。

二線能坡法也叫二線V-ADCP垂線代表法，即根據V-ADCP安裝技術要求，在基本斷面選擇對斷面平均流速有較好代表性的兩條垂線的河底各安裝一臺垂向ADCP，以實現流量自動測報的目的[1]。

1.分析方法

采用能坡法流量與纜道流速儀法流量相關分析法。根據試驗比測資料，點繪纜道流速儀法實測流量與相對應的能坡法流量的相關關系，繪制相關曲線，對該曲線冠以數學模型，求得該模型的函數關系式，再對所定關系線進行三種檢驗與精度評定。

2.分析過程

2.1 資料選用

經資料審查，由于受風浪影響，二線能坡法流量Q能＜20m3/s時，資料相對誤差較大，不參與相關分析，故選擇儀器安裝位置、參數設置均相同的新安站2019―2020年二線能坡法流量Q能≥20m3/s的149次比測資料，進行能坡法流量～纜道流速儀法流量相關分析。

2.2 相關關系線建立

為便于生成推流關系線數學模型公式，以二線能坡法流量為橫坐標，以相應的纜道流速儀法流量為縱坐標，點繪選取的149次比測資料的X―Y散點圖，發現相關點呈一組密集分布且有規律的帶狀，對該帶狀圖進行相關圖定線配型分析。

當選配相關線數學模型為二階多項式時，實測點與關系線擬合程度好，且高中低水均無明顯的系統偏離，微調關系線截距為0使其通過坐標原點，得到利用二線能坡法流量推求斷面流量的關系曲線的數學模型公式為：Q=0.0001Q能2+0.9324Q能，見圖1。

圖1 新安站2019―2020年二線能坡法流量～流速儀法流量相關圖

2.3 關系線檢驗及定線精度評定

2.3.1 測點誤差及有關過渡變量統計計算

根據所得關系曲線數學模型公式：Q=0.0001Q能2+0.9324Q能，按二線能坡法流量從小到大順序排列，列表計算三種檢驗、精度評價所需的過渡變量，見表1。

表1 新安站二線能坡法相關分析三種檢驗誤差計算略表

2.3.2 關系線檢驗

國家行標《水文資料整編規范SL 247-2012》規定：所定單一線應做符號檢驗、適線檢驗和偏離數值檢驗。

適線檢驗：符號變化次數k2=76，因76=k2≮0.5（n-1） =74，故無需做此項檢驗，接受假設。

2.3.3 關系線精度評定

實測點對關系線無明顯系統偏離，系統誤差采用實測點對關系線的相對誤差的平均值p=-0.07%＜±1%，滿足定線精度指標要求。

2.4 關系線適應范圍簡析

本關系線實測二線能坡法流量范圍為20m3/s～704m3/s，根據《規范》規定可適當進行高水延長使用，謹慎采用高水延長幅度為實測二線能坡法流量變幅的20%，得到其適應范圍為：20m3/s≤Q能≤841m3/s。

3.結論與建議

（1）本方案可作為新安站流量實時在線方案，亦可用于水文資料整編，推流工作線數學模型公式為：Q=0.0001Q能2+0.9324Q能，（適用范圍：20m3/s＜Q能＜841m3/s）。

（2）其他非通航河道且河床比較穩定的站，均可采用本法實現流量實時在線。

（3）二線能坡法流量軟件參數設置時應考慮消除風浪影響，以滿足小流量的測驗要求。

（4）水下測流設備及傳輸線路應安裝牢固，增強抵御洪水沖擊能力。