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流速仪流量测验方法解析

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[摘 要]本文将利用对比研究法,采用一种既能够减少单次测量所花的工作量以减少劳动时间,同时又可以保证测得流量的实际误差不超出规定范围的流速仪测量方法,通过这种方法增加每天应测流量的次数,以达到尽量反映流量日变化的效果,提升连实测流量过程线方法进行流量信息数据整理的精准度,进而提升径流量统计结果的精准度。因此,本文将以山东省泗河书院水文站为实例进行探究。

[关键词]流速仪;流量测验方法;径流量

中图分类号:TG314 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)20-0342-01

在实际生活中,测量流量的方法总是出现各种问题,从而导致信息数据在整理过程中不能正常进行,这也是困扰人们很长时间的问题。因而,本文将着重分析一种新的方法,它可以极大的降低传统测量方法所用的时间,减少工作量,同时这种方法的另一个优点就是工作者可以利用它进行每日的多次测量,在这一过程中计算出精准的数据,保证日后整理工作顺利进行,这种方法就是流速仪流量测验方法。以下将通过实例分析这一测量方法。

一、 泗河书院水文站的具体情况

泗河发源于山东省新泰市的太平顶山西侧,流经新泰、泗水、曲阜、充州等地,最终在任城区石桥镇注入南阳湖,全河总流域面积为2338Km2。泗河大小支流共为32条,包括左岸的13条以及右岸的19条。流域面积较大的支流主要有5条,分别为石漏河、济河、大黄沟、、险河以及小沂河。此外,泗河上还有7处闸坝,9座站涵以及13座桥梁。泗河作为南四湖流域中最大的山溪性河流,比较容易出现洪水暴涨暴落,洪涝灾害突发性可能极大,因此泗河流域历来是山东省防汛的重点流域。

书院水文站为泗河流域的国家重要水文站,也是湖东区水文区域的代表站。地理位置位于泗河中下游的山东省曲阜市书院镇书院村,设站时间为1955年7月,为汛期站,并在1956年10月改为常年站,集水总面积约为1542Km2。关于本站的主要任务就是测量泗水流域的水位、流量、含沙量、水质、降水、蒸发、墒情、水文调查以及上游所辖流域内辅助站、雨量站的管理,同时也承担着省市防指报汛任务。

二、所测流量的具体情况

(一) 监测断面的流量测验方法

首先,对于泗河书院水文站监测断面的流量,利用流速仪测量法测量流量,2月至8月每隔一天测量一次,另外月份每隔2天测量一次。测量每次的流量按照先后顺序用连实测流量过程线法进行所测流量的整理。其次,泗河书院水文站的监测断面流速仪流量的方法有精测法和常测法,每月用精测法测量河水1至2次,其他每天用常测法测量。精测法测河水流量按照流量测验规范进行,在测量断面设置11至12条测深及测速垂线,保证垂线依据五点法进行流速的测点分布,测算垂线的平均流速,以便测算出断面的瞬间流量,此外,断面设置的测量点数不能小于60个,每次所测流量时间不能小于3小时。常测法是用精测法测量流量进行精简分析后,在断面设置8至9条测深及测速的垂线,每条测速垂线按照两点法进行流速测点布局,测算出垂线平均流速,以便测算出断面瞬间流量,此外,断面处设置所测点的数量不能小于20个,流量的所测时间不得小于1小时。

(二) 数据信息整理时出现的问题

流速精测法以及常测法符合泗河书院水文站的水流量测量的精准度要求。然而,在测量的分布方面,每隔1至2天的流量测法不一定反映出这些天流量发展情况,针对采用连实测流量过程线法进行数据信息整理时,计算出的年、月、日径流量存在较大的误差。如果采用流速仪精测法及常规法进行更多次流量测验,达到反映出流量日变化过程,提升流量数据信息整理及统计的精准度,必将导致测量流量的工作增加,对于眼前的人员及测量流量的技术设施来看是不实现的。在已有的条件上,既能提升流量整理、统计的精准度,同时又要处理好流量监测工作强度大,就要采用流速代表垂线法。

三、 流速代表垂线法

流速代表垂线法指的是通过针对精测法实际测得流量数据统计,从而找出1至2条垂线能够代表平均流速的测速垂线,而且每次测量流量时,仅测代表垂线上的平均流速,这样做既能减少每次测量的工作量且降低了时间,而且又比以往测得的数据信息准确,在允许的误差为内。

(一) 流速代表垂线法的分析

此次流速代表垂线法的分析,我们选取某处水文站2006年及2007年的33次精测法实际测得流量的具体数据信息,依次对测量处起始距20米、22米、24米、26米、28米、30米、32米、34米、36米、38米、40米以及42米的地点测速垂线平均流速以及测量处平均流速展开对比研究,通过分析的最终结果来看,测量处每条测速垂线里只有距起点24米的地点平均流速和测量处流速拥有良好的关系。因此,我们可以断定距起点24米的地点测速垂线为平均流速的代表垂线。经过总结,平均流速和代表垂线平均流速的关系表达式为:V=1.0203V24m,表达式中V表示的是测量处平均流速,V24m则表示为距起点24米的地点平均流速。

(二) 流速代表垂线法中过水的测量处面积选择

泗河流域含沙量具备相对较小的条件,书院水文站监测的测量处河流流量平时较小,因而,河床的冲淤变化更小。对照不同时期河底高度的比较研究来看,所测位置的河床较为稳定,且测量处的水位和水断面的面积拥有较好的关系,所以采用代表垂线法测量时可以直接参照精测法所测流量的水深,进而计算出过水处的面积。

(三) 流速代表垂线法相较传统方法的优势

在每次使用精测法实际测量流量的数据信息中,利用测量处平均流速和代表垂线的平均流速的关系表达式,即V=1.0203V24m 计算测量处的平均流速与过水处面积的乘积,所得流量和精测法实际测得流量对比发现,流速代表垂线法计算出的流量与精测法所得流量存在一定关系,同时也分析出流速代表垂线法计算出的流量随机不确定程度低,且系统误差较小,完全符合相关国家规定要求的精准度。

结语:

综上所述,采用流速仪流量测验方法完全符合相关国家标准,而且这种方法有节约了大量的工作劳动,提升了水文站对于流量数据信息整理、统计的精准度,值得在实际工作中推广。

参考文献

[1] 水利部长江水利委员会水文局.水文资料整编规范[S].北京:中国水利水电出版社,1999.

[2] 芮孝芳.水文学原理[M].北京:中国水利水电站出版社,2004.

[3] 叶发祥,陈德军,等.山区河道站低水水位流量测验误差分析[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2004(3).