基于垂线流速模型的雷达法断面流量测流精度分析

利用雷达多普勒流速仪进行测流是目前成本较低的实时自动测流方法。传统的雷达多普勒流速仪获得断面单条垂线上的表面流速,一般采用代表流速法建模计算断面流量,导致水位变幅剧烈的断面测流误差较大。本文基于表面流速数据的垂线法测流模型,采用雷达式二合一传感器获得断面的垂线表面流速和水深实测数据计算断面流量,并以新田水文站断面测流为例,与缆道流速仪法的测流数据结果进行对比验证。结果表明垂线平均流速相对误差在 5%以内的合格率达到 75%,断面平均流速相对误差和断面流量相对误差在 5%以内的合格率均达到 67%,故仅需布设两个雷达测速仪即可达到相对误差小于 5%的高精度测流,在自动测流站中有较好的应用。     

陈河水文站代表垂线平均流速与断面平均流速关系分析

以陈河水文站垂线平均流速、断面平均流速实测资料为基础,建立垂线平均流速与断面平均流速相关关系曲线的方法,在定线精度检验的基础上,来确定施测断面平均流速的代表流速垂线,以简化施测断面平均流速的技术手段。采用代表垂线法施测断面平均流速,可将多条测速垂线简化至1条,故此实测断面平均流速的总历时可成倍缩短,这无疑保证了抢测洪水流量过程(尤其是峰谷转折点)的测验时机。即采用代表垂线法施测断面平均流速可达到即时控制洪水流量的剧烈变化过程和减轻测验劳动强度的目的。     

流量实时监测代表垂线法应用探讨

代表垂线法具有提升水文监测技术手段和防汛测报的快速反应能力,提高通航河道监测效率,简化测验方法等特点。通过从流速仪精测法实测流量中筛选出代表垂线,对实测垂线平均流速与实际断面平均流速进行横向比较,经过误差分析,确定垂线的平均断面流速和实测断面平均流速之间相关关系。经数据检验后,结果满足《水文资料整编规范》标准要求。代表垂线法可以提高流量测验效率,缩短在中高水期间通航河道流量监测时间,实现流量实时监测,为防汛救灾指挥部门提供及时、准确的水情信息。     

水文站流量测验代表垂线分析原理及应用

以龙门水文站基上155断面为例,选取该断面1974—2012年约640个实测断面流量测次作为分析数据集,起点距每隔2 m选取一条垂线,对垂线水深和断面平均水深进行线性回归,并计算决定系数和均方误差,用决定系数作为评价指标,优选出最佳代表垂线位置。结果表明:若在龙门站基上155断面起点距分别为54、188 m处设置固定垂线实测流速和水深,使用回归公式来计算流量,则可以达到标准差229 m~3/s、相对标准差5%的估算精度。     

偏角改正表的验证和编制说明

采用流速仪进行测量时,由於入水後的悬索、铅鱼和流速仪受水流冲击的影响,使悬索随水移向下游,产生不同程度的悬索偏角。而其悬索偏角的大小,则往往决定於垂线上的流速分布,以及采用的悬索粗细和铅鱼的重量与型式。一般在36°以下,我们可以参照路其谢姓或华东丛刊所载的偏角表进行偏角改正,以确定仪器的施放位置。但是超过上述范围,这些改正表即失掉了使用价值。纵令勉强采用直线的插补方法,或根据假定的曲线型式进行公式有推演,这样处理和改正的结果与实际     

黄梨树水文站垂线平均流速与断面平均流速关系分析

黄梨树水文站属于国家重要水文站,一类精度站,流量测验采用缆道流速仪法,单次流量测验历时0.75~3.17 h,较为费时。通过对黄梨树水文站2021年测速垂线平均流速与断面平均流速进行分析,选定代表垂线,建立相关关系,并对成果进行误差评定和验证。探索流量测验时断面平均流速简化为只测代表垂线平均流速,缩短测验历时。     

ADCP在冬季测流中的应用

介绍了ADCP的优点及测量原理。用ADCP有效地解决了某水文站断面与河流流向不垂直及冬季测流的问题。结果表明:①如果不进行流量偏角修正,则流速仪法所测数据同ADCP法测得的数据接近;②流速仪法在测流过程中人为地将流速仪垂直了断面,如果再进行偏角修正,将造成流量偏小;③该站冬季测流时,若使用悬杆测流则不需要进行偏角修正,若采用铅鱼悬吊测流则应该测量流向偏角并对流速进行偏角修正。     

黄河山东段低水期流速流向分布分析

依据《河流流量测验规范》及相关规定,对黄河下游山东测区低水时期流速、流向的垂线分布进行了试验分析。结果表明,孙口、利津两站能反映山东测区各干流水文站的基本水文特性,各站常用的2点法具有良好的代表性、可靠性,一点法代表性不好;采用施测水面流向替代垂线平均流向,对垂线平均流速和断面流量的精度影响很小,各项误差均在规范规定的允许范围之内。     

南水北调工程陶岔站时差法流量计推流技术研究

陶岔水文站为南水北调中线工程源头陶岔渠首水量计量断面,为提高陶岔站超声波时差法流量计的流量测验精度,对时差法流量计算原理及推流方法进行了研究,提出了基于多元回归的多声路时差法断面平均流速计算方法,并以实测流量为率定样本,验证了该方法的适用性。同时,基于走航式ADCP测验资料,分析了陶岔站垂线流速分布规律及最优幂指数,以及幂指数对ADCP流量测验精度的影响。结果表明：基于多元回归的多声路时差法断面平均流速计算方法能进一步提高陶岔站流量监测的精度;陶岔站垂线流速分布符合幂函数分布,最优幂指数为0.120 8,在用走航式ADCP进行流量测验时,建议采用该系数,可减小单次流量测验误差1%～2%。研究成果可为流量在线监测推流方法的选择及推流精度的提高提供参考。     

基于二线能坡法的自动测流系统设计与应用研究

主要研究了基于二线能坡法的自动测流系统的设计,并在小许庄水文站进行应用。该方法通过2台ADCP分别获取2条实测垂线流速,再通过实测垂线流速获取能坡参数,以流速～面积法计算断面流量。系统可以实现自动采集、储存、传输、实时在线查询和误差分析等功能,为实现"少人看管,无人值守"水文测站管理模式提供了条件。     

流量在线监测在九江水文站的可行性分析

九江水文站地处长江中游末端,其下游9km 处有张家洲将长江分为南北两江;其下游30km 有鄱阳湖入汇长江,对本站水位、流量有顶托影响,水位～流量关系不稳定。为了提高流量整编成果的精度和报汛准确性,需找出能代表流量测验断面平均流速的代表性垂线流速,进而可实行在线流量监测。根据九江水文站垂线平均流速横向分布以及多年断面图,以该站2017 年至2021 年ADCP 实测流量成果资料为依据,对测速垂线进行了指标流速多元线性回归分析,从分析的11种方案中得到起点距为690m 和1 110m 的两条垂线组合的垂线平均流速与断面平均流速有较好的关系,适宜作为该站在线流量监测的代表性垂线。     

二滩水电站双曲拱坝泄洪消能试验研究

一、工程概况二滩水电站双曲拱坝最大坝高240米,设计洪水流量(P=0.1％)为20600米~3/秒,校核洪水(P=0.01％)流量为25200米~3/秒,常年洪水流量7600米~3/秒,泄洪水头164～180米,洪水最大下泄洪功率高达3000多万千瓦。坝址V形河谷狭窄,两岸陡峻,基本对称。坝轴线以下225米范围内为正长岩,岩性坚硬完整,岩体裂面嵌合紧密,不冲流速约10～11米/秒。坝轴线以下225～425米范围内为二层玄武岩,裂隙发育,完整性差,裂面充填软弱矿物,结合程度差,不冲流速为5米/秒左右。坝轴线425米以下为三层玄武岩,岩石较为坚硬,完整性较好,不冲流速约10米/秒。     

钢铁材质浮标对ADCP水文监测系统流量测验精度的影响

针对钢铁材质浮标的ADCP水文监测系统内置罗经受船磁力影响,导致流向测验出现偏差的问题,通过2009—2011年徐六泾水文站定线比测大、中潮水文测验的实测资料,分析采用垂直于断面的方位角作为流向(流向不修正)和采用断面各垂线实测平均流向作为流向(流向修正)两种情况下钢铁材质浮标对ADCP水文监测系统流量测验精度和流量、潮量计算的影响。结果表明:无论是否修正流向,计算得到涨落潮流量、潮量以及全潮下泄潮量和走航式ADCP定线比测的实测资料相比,误差均较小,精度都很高;在流量和潮量计算时,可以对钢铁材质浮标ADCP流向不做修正。     

利用多普勒流速仪进行明渠流量在线监测分析

使用流速仪用精测法施测明渠流量,各次流量的测速垂线固定,各条测速垂线的平均流速与断面平均流速建立相关关系,分析各条垂线流速的代表性,并进行误差计算,找出代表性最好,推算误差符合水文测验规范要求的垂线,在该垂线所在断面位置的河底,安装座底式多普勒流速仪（淘金者-SW型）,利用座底式多普勒流速仪进行明渠流量在线监测。     

黄陵庙水文断面垂线流速分布特性研究

  为进一步利用天然河流实测资料检验垂线流速分布的指数与对数规律,采用多普勒剖面流速仪在黄陵庙水文断面中实测的不同垂线与不同流量情况下的瞬时流速资料,计算了时均流速的垂线分布,并与指数和对数流速分布公式计算的结果进行了比较分析。结果表明,黄陵庙水文断面不同垂线水流的时均流速分布符合对数与指数分布规律。然而,在不同水流与边界条件下,其指数公式中的指数大小与对数公式中的有关参数有所不同。通过对黄陵庙水文断面垂线流速分布特性的研究,丰富了对天然河流垂线流速分布规律的认识。     

无压隧洞圆形断面与泄流量简便估算

为了初拟无压隧洞圆形断面尺寸和泄流量的大小,这里介绍一种简便的估算方法。依据任意断面临界水深算式为: (αQ~2/g)=(ω_k~3)/B_k (1) 对于圆形断面时,式(1)中的(ω_k~3)/B_k值可写为(ω_k~3)/B_k=E10~(-3)d~5,于是式(1)变为: (αQ~2/g)=E10~(-3)d~5 (2)1 式中:α-流速分布不均匀系数,常取α=1.0; Q—泄流量(米~3/秒); g—重力加速度,g=9.81(米/秒~2); ω_k—临长水深时的过水面积(米~2); B_k—将界水深时的水面变度(米); E—随水力参数变化的系数; d—隧洞直径(米)。众所周知,无压隧洞圆形断面最大泄流量Q_(max)时     

流速仪流量测验误差分析及解决办法

流速仪流量测验误差的来源虽繁多,但主要可分为五类:流速误差;测深误差;测深垂线与测速垂线在断面上分布的代表性;相应水位误差;河床中淤变化的影响.     

代表垂线法在武隆水文站流量测验中的适用性研究

以武隆水文站2009年～2017年流量测验成果为例,分析代表垂线法的适用性,揭示影响流量精度的因素及其相互关系。结果表明,武隆站高、中水期代表垂线分别位于左岸起点距150.0 m和110.0 m,流量合格率超过75%;流量精度受断面面积及流速估算误差协同影响,且断面越稳定,流速精度要求越高。分析结果可供我国其他同类型、断面稳定性较差的测站借鉴和参考。     

黄金分割法在断面流量计算中的应用

根据黄金分割原理,设黄金分割处的单宽流量与部分宽的乘积等于部分流量,推导出了断面流量与垂线平均流速计算公式,并用汉江白河水文站的实测资料进行了验证.黄金分割法不但解决了流量国标中部分流量系统偏小和岸边流速不准确的问题,而且在减少5～7条测速垂线时其精度仍符合流量国标的要求,因而具有实用和推广价值.     

万安工程混凝土纵向围堰的设计

万安坝址中水河宽约450米,河床基本平整,坝区河道顺直,河床一般高程65.5～68.5米,河槽覆盖层为中粗砂,一般厚度2～5米,其下为砂岩和砂质页岩,质地较新鲜、完整,基岩一般高程60～65米,坝址多年平均流量接近1000秒立米,实测最大流量为15200秒立米,是一条丰水河流,并且是江西省南北的重要交通要道。根据坝址的这些地形地质、水文、航运等特点,采用分期导流方式。位于河床中部的纵向围堰两期共用两面挡水,又因束窄后的河床最大流速一般均在5米/秒以上,要求纵向围堰有较高抗冲能力,断面尺寸不宜过大,故采用混