LSH10—1型超聲波多普勒流速儀在符離集閘水文站小流量測驗中的應用

2021-08-16 09:26:50邵子昂

小水電 2021年4期

邵子昂

(安徽省宿州水文水資源局，安徽宿州 234000)

1 問題提出

符離集閘水文站為濉河主要控制站，集水面積2 381 km2。老閘拆除重建前有穩定的水位流量關系，2014年新閘建成后，因水資源管理需要，閘門經常小開度運行且變動頻繁，給水文測驗工作帶來嚴重影響。2015—2017年經常出現閘門小開啟時，測驗斷面流量為零的現象，很難率定出單一水位流量關系，資料整編成果也受到質疑。為解決上述問題，2016年購置了LSH10—1型超聲波多普勒流速儀，2017年對其進行改裝應用，成功解決測驗問題，并嘗試利用2019年實測流量成果率定出單一水位流量關系。

2 測站概況

2.1 測站基本情況

符離集閘水文站位于安徽省宿州市維橋區符離鎮符離村，設站于1973年，為省級重要水文站、二類精度站。監測項目有降水、水位、流量、地下水和水文調查等，承擔向沿河兩岸提供水文情報的服務。流域地處淮北平原，地形以平原區為主，地面坡度約0.14 ‰，土壤主要為黃泛區亞砂土，降水入滲率大。

2.2 測站特性及水文特征

(1)測站特性。測驗河段為人工河道，河段順直，河槽近似U型。高、中水位時，主槽寬度約80 m，漫灘寬度約150 m。河床為亞黏土，沖淤甚微。兩岸堤防按20年一遇標準設計，堤頂高程33.3 m，河口地面高程28.3 m左右。測流斷面位于閘下游470 m處，正常情況采用纜道測流，纜道跨堤防架設，跨度180 m，能夠控制測流斷面各水位級流量。符離集節制閘共7孔，每孔寬度12 m，閘底板高程22.75 m。節制閘右岸有船閘1座，測流斷面下游80 m處有鐵路橋1座(見圖1)。

(2)水文特征。閘上多年平均水位26.54 m，最高水位29.82 m，發生于2018年8月19日；最低水位22.61 m，發生于1978年8月19日。閘下多年平均水位24.92 m，最高水位29.49 m，發生于2018年8月20日；最低水位河干，發生于1978年6月11日。多年平均流量4.26 m3/s，最大流量810 m3/s，發生于2018年8月20日；最小流量-25.9 m3/s，發生于1984年11月11日。多年平均徑流量1.348億 m3，最大徑流量5.56億 m3，發生于2018年；最小徑流量0.019 5億 m3，發生于1984年。多年平均降水量847.2 mm，降水量年內分配不均，汛期5—9月降水量約占年降水的75%；年最大降水量1 466.8 mm，發生于1996年；年最小降水量504.7 mm，發生于2001年。

圖1 符離集閘站測驗河段平面示意

3 LSH10—1型超聲波多普勒流速儀技術參數

LSH10—1型超聲波多普勒流速儀是應用超聲“多普勒效應”原理制成的超聲測速儀。它沒有旋槳、軸承等轉動部件，用超聲波技術探測流速，無摩擦、無慣性，測量點在機體前方，不破壞流場，具有測量精度高、量程寬，感應靈敏，測流線性，不懼泥沙，漂浮雜物，讀數直觀，操作簡便，不易破壞等特點。其主要技術參數如下：

4 設備改造及應用分析

4.1 設備改裝

LSH10—1型超聲波多普勒流速儀由水下探頭、電纜和水上主機組成，必須將探頭、電纜、水上主機連接成一個完整的系統后儀器方能使用，主要用于明渠測速。該設備應用于水文纜道需進行必要的改裝，改裝方案為：將水下探頭固定在纜道測流固定流速儀位置(鉛魚首部)，利用纜道循環索導電代替原設備測速電纜，纜道操作系統代替設備主機功能。設備改裝前后連接方式如下所示(見圖2、圖3)。