罗敷河罗敷堡水文站雷达流量计系数分析.pdf

第9 期2023年9 月文章编号：16 7 3-9 0 0 0（2 0 2 3)0 9-0 0 17-0 3陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.9September,2023罗敷河罗敷堡水文站雷达流量计系数分析马博（陕西省水旱灾害防御中心，陕西西安7 10 0 0 4）【摘要】就罗敷堡水文站雷达流量计与人工测流进行对比计算分析，通过均值法、相关曲线法及回归方程法等三种分析计算方法，各方法得出的系数一致，最终确定系数采用0.7 5。通过分析计算，可以确定罗敷堡（三）站流量在0.45 1m/s64.3m/s、水位在38 7.6 0 m389.16m时可以采用雷达流量计实测流量。可为今后的防汛减灾、预警预报提供水文技术支撑依据和建设性意见和建议。【关键词罗敷水文站；雷达流量计；系数分析【中图分类号P336【文献标识码BAnalysis of Radar Flowmeter Coefficients at The Luofu River Luofubao HydrologicalStationMa Bo(Drought and Water Disaster Defense Center of Shaanxi Province,Xian 710004,Shaanxi)Abstract:The radar flowmeter and manual flow measurement were compared and analyzed by three analyticalcalculation methods,such as mean value method,correlation curve method and regression equation method,and thecoefficients derived from each method were consistent,and the coefficient was finally determined to be O.75,through analysisand calculation,it can be determined that the flow rate of Luoxibao(three)station in 0.451 m/s64.3 m/s,water level in387.60 m389.16 m can be measured by radar flow meter actual flow.Can provide hydrological technical support basis andconstructive advice and suggestions for future flood control and disaster reduction,early warning and forecasting.Key words:Luofu hydrological station;radar flow meter;coefficient analysis绳套曲线。上游30 0 0 m处有罗敷河水电站，受其蓄、排水影1概况响，枯季水位呈锯齿形变化。1.1流域概况罗敷河发源于秦岭山北麓港子山沟，流域呈羽毛状，河长47.2 km，流域面积19 0 km，平均坡降2 3.6%o。罗敷河流域属于关中少水区，流域内山峰陡峭，悬崖陡壁，山高沟深为其地貌显著特征。罗敷镇以北至河口，为渭河冲积平原，流域内天然林木较多，灌木丛生，植被良好，流域内地下水蕴藏较丰富，主要由裂缝水形成补给河流。1.2测站基本情况渭河南岸小面积区域代表站，国家基本水文站。19 5 5 年6月由陕西省水利局设立为罗敷堡水文站，19 6 8 年断面下迁1.0km,站名变为罗敷堡（二）,19 9 9 年1月1日断面下迁1.0 km改站名为罗敷堡（三）。地址位于陕西省华阴市敷水镇明星村，集水面积12 2 km，距河口里程16.0 km。测验河段较顺直，基下5 0 m有一处滚水坝。基本断面兼测流断面和浮标中断面，断面间距10 0 m。水位流量关系为1.3水文特性洪水主要由暴雨形成，7 月、8 月两个月为洪水多发期，近年来由于气候异常，5 月、10 月洪水频繁发生。洪峰陡涨陡落，峰型尖瘦。洪水时伴有滚石，河床冲淤变化大，水位流量关系散乱。根据19 6 5 年 2 0 14年水文资料统计，实测最大流量340 ms（19 9 8.7.13），次大流量2 5 2 m/s（2 0 10.7.2 4），第三大流量194m/s（19 6 5.7.2 1），实测最小流量0.0 0 8 m/s，多年平均流量1.0 5 m/s；多年平均径流量0.3336 亿m、最大径流量0.7560亿m、最小径流量0.10 11亿m，降水量6 37.2 mm，年最大降水量9 8 4.4mm，年最小降水量335.3mm。1.4雷达流量计测量的目的和任务罗敷河是典型的山溪性河流，洪水暴涨暴落，在洪水涨落急剧时，伴有大量滚石，流速仪难以施测。采用浮标法施测流量，浮标成活率低，而且精度低。采用雷达流量计施测收稿日期2 0 2 2-0 7-0 1【作者简介马博（19 8 3-），男，陕西洛南人，工程师，主要从事水文水资源监测与水旱灾害防御工作。.17第9 期2023年9 月水面流速，可以弥补浮标法测流成活率低的缺陷，雷达流量计具有测验精度高，劳动强度低的特点。采用该系统将显著地提高罗敷堡站的测报能力，为实现无人值守、有人看护的测验方式转变积累经验。2 0 16 年罗敷堡（三）站开始进行雷达流量计系数率定工作，即采用铅鱼缆道流速仪测流或人工涉水测流同时，用雷达流量计也施测流量。2雷达流量计的测量原理雷达流量计测量原理采用多普勒效应。通过测量频差，计算得到水流的速度。雷达流量计测量水面流速，具有操作方便、安全、快速等优点。3比测资料收集3.1资料选用罗敷堡（三）站2 0 16 年4月上旬开始雷达流量计系数率定分析工作，截至目前共取得31次比测资料。比测最大流量64.3m/s，相应水位38 9.16 m；最小流量0.45 1m/s，相应水位387.60m；水位变幅1.5 6 m；实测最大水深1.6 6 m；雷达流量计实测最大流速4.7 4ms，最小流速0.2 4m/s。3.2资料一致性分析罗敷堡（三）站31次比测资料为流速仪与雷达流量计在缆道上同期比测资料。由于雷达流量计固定在缆道行车架上，测量过程中存在晃动现象，测量结果存在一定的误差。3.3资料合理性检查雷达流量计布设的测深、测速垂线与吊仪测流布设的垂线一致，计算方法符合规范要求。通过对雷达流量计、吊仪实测的流量过程与水位变化过程对比分析，变化过程基本一致，所以比测的资料是合理的。3.4比测资料系列本年共做比测分析31次，以31次比测资料为分析计算系列，满足水文分析计算要求。4雷达流量计系数分析计算4.1均值法根据31次比测资料的流速仪实测流量与雷达流量计实测的流量，按下式计算：K=Q流/Q雷式中：K为雷达流量计系数；Q流为流速仪实测流量，m/s；Q雷为雷达流量计实测流量，m/s。分别计算雷达流量计各次的系数，取均值，计算得雷达流量计系数为0.7 5。罗敷堡（三）站雷达流量计系数计算表见表1。表1罗敷堡（三）站雷达流量计系数计算表流速仪测得雷达流量计测雷达流量序号月日测次流量/（m/s）得流量/（m/s）14月2 日1124月16 日1334月2 6 日45月6 日1555月14日16.18.陕西水利Shaanxi WaterResources续表1序号月日测次流量/（m/s）得流量/（m/s）65月2 4日1776月2 日1886月5 日1996月12 日20106月2 3日22116月2 4日23127月10 日26137月10 日27147月12 日28157月12 日29167月12 日30177月12 日31187月13日32197月14日33207月17 日34217月2 3日35227月30 日36238月6 日37248月13日38258月2 5 日40269月8 日42279月2 2 日44289月2 5 日45299月2 7 日46309月2 8 日473110月14日50平均值4.2相关曲线法根据罗敷堡（三）站31次比测资料建立相关关系，点绘流速仪实测流量与雷达流量计实测流量相关关系图，计算得相关系数为0.7 5,相关图见图1。70601000图1罗敷堡（三）站流速仪实测流量与雷达流量计实测流量相关图4.3回归方程法采用回归方程法计算雷达流量计系数，依据比测资料，计系数计算y=0.75x，相关系数0.7 5,相关关系为0.9 9。其相关点据0.4920.6613.454.58140.7240.6643.1No.9September,2023流速仪测得雷达流量计测雷达流量计系数0.8041.15.126.781.321.791.021.363.214.284.175.5711.715.52.873.8513.318.264.386.432.543.321.429.14.686.241418.61.952.591.722.311.451.941.111.490.6380.8617.299.770.5710.770.5610.7590.5740.7630.8191.090.7681.060.4510.598=0.7448R0.99992040雷达流量计实测流量/（m/s）0.74比较密集，分布成一带状。0.754.4雷达流量计系数的确定0.9850.740.890.754.110.750.730.760.740.750.750.750.750.750.730.740.750.740.750.750.750.740.750.740.740.750.740.740.750.750.720.750.756080分别采用均值法、相关曲线法和回归方程法进行分析计算，得均值法系数为0.7 5；相关曲线法系数为0.7 5；回归方程法系数为0.7 5,罗敷堡站雷达流量计系数确定为0.7 5。100第9 期2023年9 月4.4相关系数检验评定（1）相关曲线的三项检验偏离数值显著性水平选用0.2 0,适线检验显著性水平选用0.10,符号检验显著性水平选用0.2 5。经计算结果满足规范要求。（2）雷达流量计系数质量评定通过比测资料分析计算，罗敷堡（三）站系数确定为0.7 5，计算最大误差3.5 2%，最小误差0%，罗敷堡站属流量二类站，相对误差按5%控制，其合格率为10 0%，检验结果满足规范要求，该仪器可作为该站的常规流量测验仪器。5结语5.1存在问题（1）比测率定采用缆道流速仪与雷达流量计同步测流的方法，因受漂浮物、波浪、滚石等因数影响，比测结果存在一定误差。（2）罗敷堡（三）站断面为窄深河床，洪水涨落急剧，特别是涨水历时较短，常测法测流存在较大困难，造成了比测结果的局限性。（3)本年比测大部分集中在中低水区域，根据情况增加陕西水利Shaanxi Water Resources比测次数，提高准确度。5.2雷达流量计的应用根据分析可以确定罗敷堡（三）站流量在0.45 1m/s64.3m/s、水位在38 7.6 0 m389.16m时可以采用雷达流量计实测流量，精度完全能满足规范要求，大大降低了罗敷堡站测流的劳动强度，为实现有人看管、无人值守的测验方案提供了基础资料。5.3结论（1）比测率定：根据水流条件用精测法和常测法与雷达流量计同步比测，比测率定采用缆道流速仪法与缆道雷达流量计同步测流。（2）比测率定资料系列：通过2 0 16 年4月 10 月，共收集比测资料31次，常测法资料2 7 次，精测法1次，中泓浮标法3次。最大流量6 4.3m/s，最小流量0.45 1m/s。（3）分析计算方法：采用均值法、相关曲线法及回归方程法等得出的系数一致，采用系数0.7 5。（4）雷达流量计的使用：根据不同分析计算方法，可以确定罗敷堡（三）站流量在0.45 1m/s64.3m/s、水位在387.60m389.16m时可以采用雷达流量计实测流量。No.9September,2023（上接第13页）部破坏。0.80.6/平均水深parti漫顶流速0.4part2漫顶流速part3漫顶流速平均流速0.2.125150图6坝址处沿坝轴线各部分涌浪漫顶水深及流速变化曲线250200(5/）/1501005001005结论滑坡涌浪灾害是一个复杂的流固耦合过程，也一直以来part3是水库滑坡研究的重点和难点之一。本文基于二维浅水波方part2(65m)(70m)图5 大坝分段示意图O-part1漫顶水深part2漫顶水深part3漫顶水深125150图7大坝分段示意图pat(65m)175200时间/175时间/程理论，开展滑坡涌浪问题分析。以贵州省索风营电站近坝库区滑坡为例，对其涌浪过程进行了系统的分析。根据数值计算结果，滑坡产生的涌浪传播受滑坡运动方向、河道地形控制。滑坡体整体偏向上游运动，使得涌浪主体方向偏向上游，并在滑坡上游侧凹岸产生强大的涌浪；而下游由于河道存在一个“垭口”对涌浪产生一定的阻碍作用，从而可以有效底降低涌浪灾害对下游大坝的影响。涌浪到达大坝后，会产生漫坝现象，但从漫坝过程来看，3.0漫顶洪水在坝体中部产生的漫顶水深最大为0.6 1m，形成2.5的漫顶洪水流速也最大约为2.8 m/s；漫顶洪水洪峰流量为(s/）迎2.01.51.00.50.0225250+partlpart2part3总流量200225224m/s，漫顶洪水持续时间约30 s。因此，从总体上来看，涌浪产生的漫顶不会对大坝产生重大危害，对下游河道影响也较小，但需要进行应急防控，防止由于产生的洪水对大坝及附属结构的局部破坏的冲击。1 Harbitz C B,LVholt F,Bungum H.Submarine landslide tsunamis:howextreme and how likelyJ.Natural Hazards,2014,72(3):1341-1374.2 Ataie-Ashtiani B,Malek-Mohammadi S.Mapping impulsive waves dueto sub-aerial landslides into a dam reservoir:a case study of Shafa-RoudDamJJ.Water&Energy Abstracts,2008.3汪洋.滑坡体与非线性浅水波的相互作用D.清华大学，2 0 12.4】徐文杰滑坡涌浪流固耦合分析方法与应用J.岩石力学与工250程学报，2 0 2 0,39（7）：142 0-1433.5 Liu L F,Lynet P,Synolakis C E.Analytical solutions for forced long waveson a sloping beachJJ.Journal of Fluid Mechanics,2003,478:101-109.19参考文献