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      水文站橡膠壩測流方法及應(yīng)用分析

      2012-01-08 02:15:16吳佩剛
      關(guān)鍵詞:寬城橡膠壩測流

      吳佩剛

      (承德水文水資源勘測局,河北 承德 067000)

      水文站橡膠壩測流方法及應(yīng)用分析

      吳佩剛

      (承德水文水資源勘測局,河北 承德 067000)

      2011年7月25日,寬城水文站一場連續(xù)降雨量達(dá)到128.9毫米,由于水文站在縣城內(nèi),測驗(yàn)斷面受到橡膠壩影響,基本斷面內(nèi)形成大量死水,中低水無法實(shí)測流量,而上下游又沒有可利用的臨時(shí)斷面,經(jīng)研究采用橡膠壩作為臨時(shí)斷面施測流量?,F(xiàn)將寬城站利用橡膠壩的測驗(yàn)方法及應(yīng)用提供給大家,以便研究分析。

      水文;橡膠壩;測流;方法

      1 引言

      伴隨著城區(qū)改造,越來越多的城市在市區(qū)河道內(nèi)修建了橡膠壩。橡膠壩的建設(shè),改變了原有水文測驗(yàn)斷面的水位流量關(guān)系,給測驗(yàn)及資料整理帶來很多問題,怎樣利用好橡膠壩測驗(yàn)實(shí)測流量擺在我們面前。橡膠壩測流的好處是測驗(yàn)斷面穩(wěn)定,鋼筋水泥結(jié)構(gòu)各點(diǎn)水深因?yàn)槭侨嗽鞌嗝?,水深變化較小,只要采用合適的方法進(jìn)行測驗(yàn)就能夠滿足水文測驗(yàn)整編的需要。本文以寬城站2011年實(shí)測流量為例,探討橡膠壩法測流,供受橡膠壩影響流量測驗(yàn)的水文站探索自身測驗(yàn)方法。

      2 采用資料

      寬城站為國家二類精度控制站,位于灤河流域?yàn)春铀灯俸由?,屬于瀑河背山區(qū)代表站。寬城水文站坐落于河北省寬城滿族自治縣寬城鎮(zhèn),東經(jīng)118°30',北緯 40°37',集水面積 1661km2。 測驗(yàn)河段位于寬城縣城西,順直河段長約300m,河道平緩,河槽為寬淺型。兩岸為漿砌塊石護(hù)壩。壩內(nèi)兩側(cè)有護(hù)壩鉛絲籠、丁字壩。兩壩間河槽寬度約194m,基下45m建有瀑河大橋一座、180m處有橡膠壩一座,300m處有彎道,形成中、高水控制。

      本次分析選用寬城站2011年7月25日至8月3日的橡膠壩處實(shí)測流量資料。最高、最低水位分別為6.00m和4.87m,水位變幅1.13m。實(shí)測最大、最小流量分別為73.8m3/s和3.41m3/s。10月27日后測驗(yàn)斷面受橡膠壩壩袋注水影響流速降低采用連實(shí)測方法整理故不再選取,共施測流量20次。

      圖1 河流河網(wǎng)及流域圖

      3 測流斷面基本信息

      測流斷面在基下180m處橡膠壩壩袋前方1m處。分為左、中、右三個(gè)斷面,斷面間有1.5m厚鋼筋水泥墻。左、右斷面比中斷面河底高程高0.95m。三個(gè)斷面的左右水邊間距都是55.5m。測流斷面河底是水泥結(jié)構(gòu),沒有沖淤變化,河底各點(diǎn)高程近似相等。斷面處水位面積穩(wěn)定,流量主要受流速影響。受壩袋影響測流斷面處流速較低,中低水適合涉水實(shí)測流量。

      圖2 測驗(yàn)河段平面圖

      4 橡膠壩測流的測流方法

      橡膠壩中斷面水深低于0.95m左右斷面不過水,采用中斷面測流方法。橡膠壩壩袋前1m處鋼筋水泥護(hù)墻上固定架可以固定測繩,用于測定起點(diǎn)距。固定好測繩后根據(jù)起點(diǎn)距利用旋杯流速儀,水深測干在中斷面采用涉水實(shí)測流量。當(dāng)水深大于0.95m時(shí)左右斷面過水,可以采用小浮標(biāo)、實(shí)測水面法、流速儀半身及流速儀0.6一點(diǎn)法等方法配合實(shí)測流量。根據(jù)寬城站實(shí)測資料,當(dāng)水位高于5.88m、斷面最大水深達(dá)到1.18m、斷面最大測點(diǎn)流速達(dá)到0.77m/s以上時(shí),流速與水深較大不能采用涉水實(shí)測。涉水最大實(shí)測流量56.0m3/s。以上流量中斷面采用流速槍法實(shí)測流量。左右斷面采用涉水實(shí)測方法,最大流量73.8m3/s。

      5 可行性分析

      根據(jù)斷面情況,制造簡易設(shè)備。在鋼筋水泥墻之間可以制作簡易索道測量設(shè)備,通過此設(shè)備能夠降低由于涉水測量給測量人員帶來的危險(xiǎn)性,又可以提高流速儀測量的高水測流范圍。主要改造是在水泥墻體上下方向分別用膨脹螺栓固定凹形槽鋼,內(nèi)測安裝可供齒輪升降的鏈條,其目的是調(diào)節(jié)流速儀測流測量升降。制作合適長度的循環(huán)測繩,測繩一頭制作一個(gè)帶緊線功能的緊線器架用于將循環(huán)索緊緊及固定流速儀使用。左右岸分別制作帶軸承齒輪搖把及帶循環(huán)論升降器一個(gè),用于提升下降流速儀使用。流速儀信號可以把電鈴盒安裝到緊線器上,測流人員在岸上控制升降及流速儀水平移動(dòng)。起點(diǎn)距根據(jù)測繩上直接讀出,非常準(zhǔn)確。如果考慮到漲水河道噪音大信號響聲聽不清楚,也可以考慮使用燈光及無線電傳輸方法。無線電利用小范圍無線設(shè)備進(jìn)行信號無線發(fā)射傳導(dǎo)的應(yīng)用。高頻三極管FF501組成的遠(yuǎn)距離調(diào)頻發(fā)射電路,是我個(gè)人考慮的方向。小功率調(diào)頻發(fā)射電路,由于使用了專用的發(fā)射管,調(diào)制度深,不產(chǎn)生幅度調(diào)制,失真小,發(fā)送距離遠(yuǎn),工作穩(wěn)定,電路簡單易制,只要焊接無誤即可工作,電路原理見圖1所示。圖1電路中,由專用發(fā)射管T2和其外圍件組成一頻率在88~108MHz范圍內(nèi)的高頻振蕩器,駐極體話筒拾取的音頻信號先經(jīng)T1進(jìn)行放大,放大后的低頻信號再對高頻載波進(jìn)行調(diào)制。如斷開駐極話筒M,在輸入端接放音機(jī)輸出就能很好地傳送音樂信號。

      需要說明的是射頻發(fā)射專用管T2,其型號是FF501,采用標(biāo)準(zhǔn)的T0-92封裝(像9000系列三極管一樣),外形及引腳排列如圖2所示,其ICM為45mA,fT 大于 1.3GHz,VCEO 為 13V。專用管的優(yōu)點(diǎn)就是一致性好,射頻輸出功率較大,電路容易調(diào)整,F(xiàn)F501完全可工作在更高的頻段。電路中的L2用∮1.0mm的漆包線在∮5.1mm的鉆頭上繞5匝脫胎拉長至0.8cm,C3~C8可用高頻瓷介電容,天線最好用1.2米的拉桿,并垂直放立。天線一定要架好后再上電。電路的工作電流約25±5mA。如發(fā)射頻率不在88~108MHz范圍內(nèi),可適當(dāng)調(diào)整諧振線圈L2的長度。電路裝調(diào)好后,用FM段調(diào)頻收音機(jī)作接收,有效傳送半徑可達(dá)500m。

      圖3 電路原理(左)

      圖4 射頻發(fā)射專用管(右)

      由于測流時(shí)間短,無線電功率小,可以利用9V疊層電池帶動(dòng),將流速信號傳回。此套設(shè)備的好處是安裝簡單,攜帶方便,使用完后可以拆卸回來(除了凹型鋼固定在混凝土墻上),制作成本低。

      6 結(jié)論

      水文工作者在測驗(yàn)工作中,根據(jù)測驗(yàn)環(huán)境的改變,不斷調(diào)整測驗(yàn)手段、研究探索測驗(yàn)新方法。文中所論述的測驗(yàn)方法和測流設(shè)備的改進(jìn),是利用橡膠壩進(jìn)行測流,一方面,降低了勞動(dòng)者工作強(qiáng)度,保障了測驗(yàn)人員的測驗(yàn)安全,另一方面,縮短了測驗(yàn)時(shí)間,保證了測驗(yàn)精度。今后在設(shè)計(jì)施工橡膠壩的時(shí)候,可以將水文測驗(yàn)的所需設(shè)備和設(shè)施一并設(shè)計(jì)施工,為水文職工施測洪水資料、掌握河流特性提供更加便利條件,以更好的為水文事業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

      [1]河北承德寬城水文站工作手冊[Z].

      [2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(第4卷)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

      [3]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn),河流流量測驗(yàn)規(guī)范[Z].

      [4]寬城2011年流量資料[Z].

      K928

      A

      2095-3763(2012)02-0029-02

      2012-03-13

      吳佩剛(1972-),男,河北承德人,承德水文水資源勘測局助理工程師。

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