水文站橡胶坝测流方法及应用分析

吴佩刚

（承德水文水资源勘测局，河北 承德 067000）

水文站橡胶坝测流方法及应用分析

吴佩刚

（承德水文水资源勘测局，河北 承德 067000）

2011年7月25日，宽城水文站一场连续降雨量达到128.9毫米，由于水文站在县城内，测验断面受到橡胶坝影响，基本断面内形成大量死水，中低水无法实测流量，而上下游又没有可利用的临时断面，经研究采用橡胶坝作为临时断面施测流量。现将宽城站利用橡胶坝的测验方法及应用提供给大家，以便研究分析。

水文；橡胶坝；测流；方法

1 引言

伴随着城区改造，越来越多的城市在市区河道内修建了橡胶坝。橡胶坝的建设，改变了原有水文测验断面的水位流量关系，给测验及资料整理带来很多问题，怎样利用好橡胶坝测验实测流量摆在我们面前。橡胶坝测流的好处是测验断面稳定，钢筋水泥结构各点水深因为是人造断面，水深变化较小，只要采用合适的方法进行测验就能够满足水文测验整编的需要。本文以宽城站2011年实测流量为例，探讨橡胶坝法测流，供受橡胶坝影响流量测验的水文站探索自身测验方法。

2 采用资料

宽城站为国家二类精度控制站，位于滦河流域滦河水系瀑河上，属于瀑河背山区代表站。宽城水文站坐落于河北省宽城满族自治县宽城镇，东经118°30'，北纬 40°37'，集水面积 1661km2。 测验河段位于宽城县城西，顺直河段长约300m，河道平缓，河槽为宽浅型。两岸为浆砌块石护坝。坝内两侧有护坝铅丝笼、丁字坝。两坝间河槽宽度约194m，基下45m建有瀑河大桥一座、180m处有橡胶坝一座，300m处有弯道，形成中、高水控制。

本次分析选用宽城站2011年7月25日至8月3日的橡胶坝处实测流量资料。最高、最低水位分别为6.00m和4.87m，水位变幅1.13m。实测最大、最小流量分别为73.8m3/s和3.41m3/s。10月27日后测验断面受橡胶坝坝袋注水影响流速降低采用连实测方法整理故不再选取，共施测流量20次。

图1 河流河网及流域图

3 测流断面基本信息

测流断面在基下180m处橡胶坝坝袋前方1m处。分为左、中、右三个断面，断面间有1.5m厚钢筋水泥墙。左、右断面比中断面河底高程高0.95m。三个断面的左右水边间距都是55.5m。测流断面河底是水泥结构，没有冲淤变化，河底各点高程近似相等。断面处水位面积稳定，流量主要受流速影响。受坝袋影响测流断面处流速较低，中低水适合涉水实测流量。

图2 测验河段平面图

4 橡胶坝测流的测流方法

橡胶坝中断面水深低于0.95m左右断面不过水，采用中断面测流方法。橡胶坝坝袋前1m处钢筋水泥护墙上固定架可以固定测绳，用于测定起点距。固定好测绳后根据起点距利用旋杯流速仪，水深测干在中断面采用涉水实测流量。当水深大于0.95m时左右断面过水，可以采用小浮标、实测水面法、流速仪半身及流速仪0.6一点法等方法配合实测流量。根据宽城站实测资料，当水位高于5.88m、断面最大水深达到1.18m、断面最大测点流速达到0.77m/s以上时，流速与水深较大不能采用涉水实测。涉水最大实测流量56.0m3/s。以上流量中断面采用流速枪法实测流量。左右断面采用涉水实测方法，最大流量73.8m3/s。

5 可行性分析

根据断面情况，制造简易设备。在钢筋水泥墙之间可以制作简易索道测量设备，通过此设备能够降低由于涉水测量给测量人员带来的危险性，又可以提高流速仪测量的高水测流范围。主要改造是在水泥墙体上下方向分别用膨胀螺栓固定凹形槽钢，内测安装可供齿轮升降的链条，其目的是调节流速仪测流测量升降。制作合适长度的循环测绳，测绳一头制作一个带紧线功能的紧线器架用于将循环索紧紧及固定流速仪使用。左右岸分别制作带轴承齿轮摇把及带循环论升降器一个，用于提升下降流速仪使用。流速仪信号可以把电铃盒安装到紧线器上，测流人员在岸上控制升降及流速仪水平移动。起点距根据测绳上直接读出，非常准确。如果考虑到涨水河道噪音大信号响声听不清楚，也可以考虑使用灯光及无线电传输方法。无线电利用小范围无线设备进行信号无线发射传导的应用。高频三极管FF501组成的远距离调频发射电路，是我个人考虑的方向。小功率调频发射电路，由于使用了专用的发射管，调制度深，不产生幅度调制，失真小，发送距离远，工作稳定，电路简单易制，只要焊接无误即可工作，电路原理见图1所示。图1电路中，由专用发射管T2和其外围件组成一频率在88～108MHz范围内的高频振荡器，驻极体话筒拾取的音频信号先经T1进行放大，放大后的低频信号再对高频载波进行调制。如断开驻极话筒M，在输入端接放音机输出就能很好地传送音乐信号。

需要说明的是射频发射专用管T2，其型号是FF501，采用标准的T0－92封装（像9000系列三极管一样），外形及引脚排列如图2所示，其ICM为45mA，fT 大于 1.3GHz，VCEO 为 13V。专用管的优点就是一致性好，射频输出功率较大，电路容易调整，FF501完全可工作在更高的频段。电路中的L2用∮1.0mm的漆包线在∮5.1mm的钻头上绕5匝脱胎拉长至0.8cm，C3～C8可用高频瓷介电容，天线最好用1.2米的拉杆，并垂直放立。天线一定要架好后再上电。电路的工作电流约25±5mA。如发射频率不在88～108MHz范围内，可适当调整谐振线圈L2的长度。电路装调好后，用FM段调频收音机作接收，有效传送半径可达500m。

图3 电路原理（左）

图4 射频发射专用管（右）

由于测流时间短，无线电功率小，可以利用9V叠层电池带动，将流速信号传回。此套设备的好处是安装简单，携带方便，使用完后可以拆卸回来（除了凹型钢固定在混凝土墙上），制作成本低。

6 结论

水文工作者在测验工作中，根据测验环境的改变，不断调整测验手段、研究探索测验新方法。文中所论述的测验方法和测流设备的改进，是利用橡胶坝进行测流，一方面，降低了劳动者工作强度，保障了测验人员的测验安全，另一方面，缩短了测验时间，保证了测验精度。今后在设计施工橡胶坝的时候，可以将水文测验的所需设备和设施一并设计施工，为水文职工施测洪水资料、掌握河流特性提供更加便利条件，以更好的为水文事业发展做出贡献。

[1]河北承德宽城水文站工作手册[Z].

[2]成大先.机械设计手册（第4卷）[M].北京:化学工业出版社,2002.

[3]中华人民共和国国家标准，河流流量测验规范[Z].

[4]宽城2011年流量资料[Z].

K928

A

2095-3763（2012）02-0029-02

2012-03-13

吴佩刚（1972-），男，河北承德人，承德水文水资源勘测局助理工程师。