新技术在天津市蓄滞洪区流量测验中的应用分析

来源：职称驿站所属分类：水力论文
发布时间：2013-01-25浏览：43次

　　摘要：利用蓄滞洪区适时蓄水，通过工程措施和合理调度进行调峰，是目前防御较大洪水的有效措施。蓄滞洪区水文信息是防洪抢险、调度的依据，直接影响着天津市人民生命财产安全。本文分析探讨如何应用近年来发展的水文新技术，解决蓄滞洪区流量测报中的技术难题，开展蓄滞洪区的水文监测工作。

　　关键词：防汛,蓄滞洪区,流量测验,应用

　　0 引言

　　采取防御与疏导相结合，工程措施与非工程措施相结合，利用蓄滞洪区适时蓄水，进行调峰以抵御洪水，保障主要城市、道路及人民生命财产的安全，是重要的防洪、抗洪方法。

　　目前天津市共有青甸洼、大黄铺洼、黄庄洼、盛庄洼、三角淀、淀北分洪区、西七里海、东淀、贾口洼、文安洼、团泊洼、永定河泛区、大港行洪道等十三个蓄滞洪区，分布于天津市8个区县，面积达2964km2，可在防汛抗洪中蓄滞洪水。

　　蓄滞洪区水文信息是防洪抢险、调度的依据，是各级政府决策的基础，直接影响着天津市人民生命财产安全、生存和建设发展。但由于北方多年的干旱和洪水的不确定性，原有蓄滞洪区测报的一些水文站如八堡、邵庄子等水文站先后撤站，改为过水巡测或临时设站监测，由于蓄滞洪区无水文基础测报设施，一旦需要完成蓄滞洪水文测报任务，只能按突发水事件监测要求开展水文应急测报，增加了工作的难度。尤其是蓄滞洪区的破堤分洪流量测验，过去一般利用口门的水头和宽度估算出流量，误差很大。本文分析探讨如何应用近年来发展的水文新技术，解决以往测报中的技术难题，开展蓄滞洪区的水文监测工作。

　　1 蓄滞洪区的水文监测的内容及难点问题

　　蓄滞洪区防洪、调度主要的依据是水文信息中的水位和流量，其它还含有关工程信息和过流断面资料。

　　多年来的水文工作中，在天津市的蓄滞洪区及相关河道上修建了部分水位观测设施，一些重要蓄滞洪区内(如永定河泛区、青甸洼等)建设了水位自动测报设施，有效地提高了水位信息的测报能力。在一些需要开展水位测报而尚无水位观测设施的蓄滞洪区，测报时可设临时水尺，引测高程，人工观读水位，用临时通讯设施报告汛情，满足水文测报要求，其监测难度较小。

　　流量是蓄滞洪区防洪、调度的的重要信息。天津市所处大部分地区为平原区，水利工程的大量运用改变了自然行水体系，使河道水位、流量、流速、传播时间等水文要素完全受人为影响，受洪水顶托和工程运用影响水位和流量不能形成单值化关系，无法提供准确的预报成果。信息需求上对流量的时效性和准确性要求更高。但由于蓄滞洪区水文测报属应急测报，需要现场的过水断面资料才能应用浮标、常规流速仪等施测流量。高洪期水深流急，用测深杆或测深锤测深有相当难度，破堤分洪更难取得过水断面资料，难以取得及时、准确的流量资料。传统方法施测流量是蓄滞洪区的水文监测中的难点问题，也是本文分析的重点。

　　2 蓄滞洪区的常规流量测验方法

　　天津市蓄滞洪区现状水文监测主要有破堤分洪测验、利用水工建筑物(节制闸、分洪闸孔和桥测等)进行分洪有关水文参数的测验。常规流量测验有流速仪法、浮标法和应用水力学公式推求流量等方法。

　　(1)流速仪法

　　用流速仪实测节制闸、分洪闸孔和桥测等断面上各部分的流速，并与相应部分过水断面面积的乘积来推求流量的方法。高洪时耗时费力且往往受断面因素影响，不能使用。

　　(2)浮标法

　　通过测定水中天然或人工漂浮物随水流运动的速度，结合过流断面资料及浮标系数来推求流量的方法。误差较大，如无断面资料不能使用。

　　(3)水力学公式法

　　通过测定口门过流断面的各项水力因素，用水力学公式来推求流量的方法。破堤分洪时利用溃坝公式(Q=0.928BH1.5)对流量进行推求。闸孔过流时，利用水工建筑物分洪时不同的闸门形式和相关水力因素，采用水力学经验公式推流。该方法为推算方法，误差大。

　　3新有蓄滞洪区流量测验技术

　　近年来，走航式声波多普勒流量仪(ADCP)、电波流速仪、手持式流速仪，全球卫星定位系统(GPS)、全站仪以及测深仪、电子水准仪等先进的测验设备在水文监测中逐步推广应用，提高了水文监测的自动化水平，提高了水文测报信息的时效和准确性，也给蓄滞洪区现状水文监测提供了新的方法和手段，解决了以往监测速度慢、测验误差大等技术难题。较适用的方法有以下2种：

　　(1)声学多普勒测流仪(简称ADCP)

　　声学多普勒测流仪(简称ADCP)是一种安设于渡河载体(如小船)上的游动式测流设备。因为它一次能同时测出河床的断面形状、水深、流速和流量，该测验方法也称为ADCP超声波走航法。目前ADCP分为船载ADCP拖动走航和遥控船载ADCP。该方法在桥测时尤其便捷。

　　(2)回声测深仪+电波流速仪

　　利用回声测深仪施测过水断面(如已掌握过水断面资料可观读水位直接应用，不需要使用该仪器进行断面测量)，利用电波流速仪进行水面流速测量，计算过流断面流量。

　　4新技术在蓄滞洪区流量测验优势

　　常规流量测验方法受现场条件影响，难以进行水深和水面宽度测量，难以取得可靠的水下断面成果，降低了测验精度，有时受条件影响无法进行流量测验。新技术在蓄滞洪区流量中比常规流量测验方法有多种优势。

　　(1)声学多普勒测流仪(简称ADCP)

　　传统流速仪是测量点流速，而ADCP测量时随着测量船运动过程来进行测量。与传统的流速仪测量相比，ADCP并不像传统流速仪那样要求测流断面垂直于河岸，测船航行的轨迹可以是斜线或者是曲线。具有测验时间短、测速的范围大等特点，提高了测验的精度。特别是遥控船载ADCP，不需要配备渡河设施，人员可安全地在岸上完成流量测报。

　　(2)回声测深仪+电波流速仪

　　如果已掌握过水断面资料(借用河道测量成果)，可直接利用电波流速仪进行水面流速测量，计算过流断面流量。否则需用船载(或遥控船载)测深仪测量断面，结合电波流速仪流速测量，计算过流断面流量。电波流速仪主要用于使用流速仪困难或测船无法到达的河段，远距离无接触测量水面流速，且不受水质、漂浮物影响，适用性较强，一般用于应急监测。

　　4 结语

　　具有地方特点的蓄滞洪区流量测报，一直是天津市水文工作中的技术难题。利用走航法ADCP、电波流速仪等先进仪器设备，在高洪时人员不下水的情况下，即可快速自动测得流速分布和断面面积，得到即时流量数据，为各级政府提供及时准确的预警信息，满足防汛决策的需要，又能避开危险，保证监测人员的生命安全，是蓄滞洪区较好的流量测验方法。笔者希望有关技术人员统一思想、提高认识，推动水文测报新技术的应用，更好的完成蓄滞洪区水文监测工作。

　　参考文献：

　　[1] 王春泽，乔光建等.水文知识读本[M]. 北京:中国水利水电出版社,2011：337-341.

　　[2] 林祚顶等.水文现代化与水文新技术[M]. 北京:中国水利水电出版社,2008：109-124.

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