界首水文站自动流量比测分析

李旭东

(安徽省阜阳水文水资源局，安徽 阜阳 236000)

该站作为省界站，淮委水文局从2012年起就在尝试开展自动流量系统建设工作。该站水位流量关系主要受上下游闸门启闭影响，中低水位时上下游闸门启闭频繁，水位流量关系紊乱无规律；高水时，上下游闸门全部提出水面，水位流量关系主要受洪水涨落影响。目前常规采用实测流量过程线法进行流量测次布置，年平均流量测次350次。本文主要探究该站的自动流量监测系统的可用性和精度。

1 自动流量监测系统工作原理

能坡法流量测验方法是采用曼宁公式为基础，建立断面的垂线流速模型。二线能坡法自动流量监测系统是在能坡法流量测验方法的基础上进行的创新，采用2台坐底式的声学多普勒流速仪实时监测断面中2条垂线的平均流速，从而获得所需要的流量数据。

2 数据比测分析

通过对界首站历史实测流量垂线流速分布代表性等情况进行分析，对二线能坡法自动流量监测系统相关参数进行配置，持续获取流量数据。文章选用2018年度自动流量数据与水文站实测和整编流量成果进行单次、日、月、年流量分析。

2.1 流量数据处理

二线能坡自动流量系统每5 min采集1组数据，2018年度数据量为99 211字组数，其中删除了9处奇异值数据，并对剩余数据按照不影响特征值和日均流量的原则进行了精简，处理后数据量为14 872字组数。采用精简后的数据进行日、月、年及特征流量整编。水文站全年实测流量364次，对实测流量数据采用连实测流量过程线法对流量数据进行整编。自动流量过程线与水文站整编流量过程线如图1所示。

图1 自动流量与水文站整编过程线对照

由图1可看出：因水文站实测数据偏少，故其过程线在短时间内的变化是较平稳的，自动流量数据比较丰富，其过程线显示短时间内有较大流量变化，但从全年整体来看自动流量与水文站整编流量过程线变化趋势是一致的。

2.2 数据对比分析

从逐次流量对照来看，本年底实测流量364次，其中有11次处于自动流量故障期间，采用353次实测流量与自动流量进行对比分析，具体如表1所列。因水文站实测流量是利用流速面积法采用水文缆道流速仪进行施测，施测需要一个时段，因此将这个时段中的自动流量进行平均与其对照，从对照结果来看，92.7%的测次差值在50%范围内，仅有25.8%的测次差值在5%范围内。

表1 自动流量与实测流量对照表

逐日平均流量对照如表2所列，由表2可知，全年日流量差值在5%范围内天数占比23.6%，日流量差值在50%以内的占比95.7%，最大日流量相差为159%(10月5日)。

表2 逐日平均流量分析对照表

月、年、特征值流量对照如表3所列，平均流量中2月、11月、12月差值分别为15.3%、27.3%、20.9%，其余各月差值均在5%以内，年平均流量相差1.92%；最大流量中仅有10月、11月分别相差1.35%、3.77%，在5%以下；最小流量中自动流量全年均为负值，但水文站整编成果中未出现负流量。

表3 月、年、特征值流量分析对照表 m3·s-1

根据2018年自动流量与水文站实测流量数据比测分析认为，自动流量整体流量变化趋势是合理的，其月、年平均流量精度较高，当水文站发生不可抗力无法进行流量施测时也可借用该数据进行整编。同时，水文站在进行流量资料整编时，可参照借用自动流量变化过程定线推流。

3 结束语

由于水文站实测流量一般需要1h左右，过程中断面流速变化无法掌握，而自动流量监测设备船只对航行等影响较敏感，会短时间内出现较大流量变化，故在实测流量、极值瞬时流量控制上尚需进一步开展进模型率定研究。同时应加强与设备厂家联系，继续巩固自动监测设备运行的稳定性。