水文站流量测验计算程序实例应用

水文测绘中的流量测量技术实践要点解析随着社会的不断发展，水资源的管理和保护成为了一个重要话题。

而水文测绘中的流量测量技术则是评估水资源量的重要手段之一。

本文将着重探讨水文测绘中流量测量技术的实践要点，旨在为水文测绘工作提供一些实用的指导意见。

流量测量是水文测绘中的关键环节，它主要通过对河道横截面面积和流速的测量来计算流量。

对于流量测量技术的实践要点，首先需要考虑的是选择合适的测量方式和仪器。

常用的流量测量方法包括挂板法、速度面积法和声波测流法等。

不同的方法适用于不同的测量条件，例如流速较小的微小河流适合使用挂板法，而流速较大的主要河流则适合使用速度面积法。

对于仪器的选择，则需要根据具体需求考虑精度、稳定性和易用性等因素。

其次，流量测量需要对河道横截面进行测量，因此准确测量河道横截面的形状和尺寸是流量测量的基础。

在实践中，可以采用激光测距仪、全站仪等现代测量仪器进行河道横截面的测量。

值得注意的是，在测量过程中要充分考虑不同因素对测量结果的影响，例如水位的波动和河床的变化等。

此外，为了提高测量精度，可以进行多次测量并求取平均值，同时采用适当的数据处理方法进行校正。

另外，流量测量中的流速测量是一个关键环节。

对于流速的测量，可以使用流速仪、浮标法或经验公式进行计算。

流速仪是一种较为常用的测量工具，它可以利用测速轮或超声波等原理来测量流速。

浮标法则是通过放置浮标并测量其通过某一距离的时间来计算流速。

至于经验公式，则是根据历史数据和经验总结得到的一种近似计算方法。

在实践中，选择合适的流速测量方法需要根据测量条件和需求进行权衡，并结合实际情况进行调整。

此外，流量测量的实践中还需要考虑数据的获取和处理。

对于数据的获取，可以借助于现代化的数据采集系统和传感器设备，实时获取流量、流速和水位等数据。

对于多个测点的测量，可以使用遥感技术进行遥测监测，提高测量效率。

对于数据的处理，则需要采用适当的方法对采集到的数据进行校正和分析，以获得准确的流量结果。

超声波流量计在水文测验中的应用本文简单介绍了当前水文测流系统的现状，以及今后的发展需求。

详细阐述了超声波流量计和常规流速仪的基本原理，并通过在引滦隧洞进口水文站的水文流量计量中使用瑞特迈尔超声波流量计，测流结果显示计量误差在水文规范标准允许误差范围内。

其应用结果表明超声波流量计将成为今后水文测流系统信息化建设的重要组成部分。

标签：水文测验；超声波流量计；流速仪；原理1 引言传统的水文测验手段均采用常规机械转子式流速仪，通过测量过水断面的水深推算出过水断面流量的大小是一个传统的测流方法[1-3]。

由于传统测流方法既耗时耗费人力又存在质量精度不高等问题，因此需要寻求更为先进的水文测流系统[4]。

随着电子技术，数字技术和其他技术的发展，为水文测流系统的更新提供了便利，超声波脉冲测量流体流量的技术发展很快，现在国内很多流域和测站纷纷引进新型测流设备，比如超声波流量计，包括时差型超声波流量计和声学多普勒流量计等。

本文对时差型超声波流量计在引滦隧洞进口水文站的应用情况做简单介绍，为现在测站水文测流系统自动化建设提供参考。

2 测验方法原理2.1超声波流量计工作原理超声波流量计常用的测量方法为传播速度差法、多普勒法等。

传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法[5]。

其基本原理都是测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测出流量；多普勒法的基本原理则是应用声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出流量。

引滦隧洞进口水文站采用的是时差法超声波流量计，本文介绍时差法超声波流量计的工作原理。

超声波流量计的工作原理如图1所示，超声波在静水中传播速度为C，传播路径长为LW，水流平均速度为。

换能器为压电晶体，压电晶体具有声能和电能相互转换的特性，处理单元发送一个电信号给换能器1，换能器1把电能转换为超声波，换能器2接收到超声波时，它能立即产生一个电动势送到处理单元，处理单元便可测出超声波的顺流传播时间t12，同理当换能器2发射超声波时，换能器1接收，可计测出超声波的逆流传播时间t21。

一、水文测站的设立（1）埋设水准点，并引测其高程。

水准点分基本水准点和校核水准点，均应设在基岩或稳定的永久性建筑物上，也可埋设于土中的石柱或混凝土桩上。

前者是测定测站上各种高程的基本依据，后者经常用来校核水尺零点的高程。

（2）测量河段地形（3）绘制地形胡和水流平面图；（4）依据地形图和水流平面图确定断面布设方向；（5）布设测验断面、基线、高程基点、各种测量标志。

（6）设立各种观测设备（水位、流量等）；（7）填写测站考证簿。

基线的布设：基线宜垂直于测流横断面，基线的起点应在测流断面线上；从测定起点距的精度触发，基线的长度应使测角仪器瞄准测流断面上最远点的方向线与横断面的夹角不小于30°（即基线长度l不小于河宽B的0.6倍）。

一流量测量方法1、常规测流方法：过河索船侧法、、缆道法、桥测法、水工建筑物法、堰槽法、超声波法、SDCP法、浮标法、比降法和流量实时在线法。

测量流量的方法很多，常用的方法为流速面积法，其中包括流速仪测流法、浮标测流法、比降面积法等。

浮标法：是一种简便的测流方法。

浮标测流的主要工作是观测浮标漂移速度，测量水道横断面，以此来推估断面流量。

凡能漂浮在水面上的物体都可以制成浮标。

浮标法测流原理：用水面浮标法测流时，测得的是浮标在水面上的漂移速度，将它与过水断面相配合，计算出断面虚流量，然后乘上浮标系数，才能得到断面实际的流量。

浮标系数的确定：1）流速仪与浮标同时测速，分析确定；2）采用水位流量关系曲线上的流量与实际浮标虚流量，分析确定3）按河段及水流条件，选取经验浮标系数。

2、水深的测量方法：直接用测深器具、间接测深、双频回声测深仪直接用测深器具：1）测深杆：适用于流速、水深都比较小的情况（水深<10m（国际标准时5~6m），流速<3m/s）2）测深锤：适用于水深、流速较大时，测深锤重量一般为5~10kg。

3）测深铅鱼：有缆道或水文绞车的测站，可将铅鱼悬吊在缆道或水文绞车上测水深。

中国新技术新产品2021 NO.10（上）- 77 -工 业 技 术0 引言随着科学技术的不断发展，传统的河流流量测验方式存在流量推求滞后、自动化程度不高等方面的问题，难以满足社会对水资源监控的要求。

为进一步解放和发展生产力，提高流量监测的自动化程度和实时性，亟需探寻新的技术手段。

TRDI（CM 600kHz）水平式声学多普勒流速剖面仪（以下简称“H-ADCP”）是由美国TRDI 公司生产的一种新型流量测量仪器，其工作原理是利用多普勒频移原理测量水体分层水平段内的平均流速（代表流速），通过建立相关函数关系来构建代表流速与断面平均流速的联系[1]，再利用断面平均流速推求流量。

该仪器不仅具有占用内存小、流速采集快、数据较精准的特点，也具有维护少、快捷方便、实时抓取数据的优点，尤其是针对非恒定流以及难以测量的低流速，亦能获得较好的测验结果[2]。

2019年6月将H-ADCP 安装于新河水文站用于袂花江河道的流量在线监测，并进行了后续比测和率定工作。

仪器总体运行情况良好，比测进度符合预期，各项精度指标达到了规范和相关规定要求，切实解决了新河水文站的流量测验问题。

该率定工作可为类似河流水情测验提供一定的借鉴和参考。

1 测站及河流概况新河水文站建于1958年5月，地处广东省茂名市电白区霞洞镇新河村，集水面积为649 km 2，属于二类精度水文站，常规观测项目有水位、流量、蒸发量、降水、水质。

上游情况如下：约8.6km 为潭儒水电站，6.5km 处有黄岭河从右岸汇入，80m 处为公路大桥新河桥（11个桥墩）；下游情况如下：约2.3km 为跨河铁路桥，3.0km 处和3.8km 处分别有两座滚水坝，4.0km 处有共青河拦河坝，约6.5km 处有龙记河从左岸汇入。

新河水文站作为袂花江中游控制站和袂花江生态流量保证主要控制断面，为国家长期收集袂花江的水文基础信息、分析水文特性规律、河道演变等规律而设，在水旱灾害防御、供水安全、水环境治理、水生态修复与保护、河道治理、水资源调配等方面发挥了重要作用。

水位～流量关系曲线拟合实例分析文章以永翠河带岭站实测流量资料为例，对该站水位～流量关系曲线进行了函数模型公式拟合分析。

分别采用线性回归和一元图解分析的方法对该站2014年水位～流量关系线进行了公式拟合，得出了拟合关系式并对不同关系类型函数进行了拟合精度对比分析，提出了计算机拟合曲线方程与人工定线推算流量的优缺点及实际工作中对拟合公式的使用建议。

标签：永翠河带岭站；水位～流量关系曲线；曲线拟合方程；人工定线；对比分析1 水位～流量关系曲线介绍流域流量资料在各类水利工程和水资源规划设计工作中发挥着不可替代的重要作用。

水文站测到的流量值是针对某一水位级的瞬时流量，因单次流量测验工作量较大，历时较长，而水位观测简单快捷，为了准确地获得河流任一水位下的实时流量值，往往采用测站水位～流量关系曲线来间接查得瞬时流量。

这种利用测站畅流期各实测流量数据与其同时对应的水位来建立的相关线就称为水位～流量关系曲线。

传统的水位～流量关系曲线定线方法为人工绘图，按相关规范要求首先分别绘制水位～流速、水位～面积曲线，然后据此绘制水位～流量曲线，根据曲线上不同水位级来查读流量。

这种方法虽然得到的流量数值精度较高，但也存在工作量大，效率较低的问题，尤其在一些临时性推算河道流量数据时这种方法非常不便。

文章利用计算机来拟合分析水位～流量函数关系公式，利用关系式可以立即算出某个水位下的河道流量，应用时非常方便快捷。

2 曲线拟合实例应用分析2.1 应用条件分析对水位～流量关系曲线进行公式拟合分析的基本要求是河道横断面必须相对稳定，同一水位级下年内、年际断面面积变化较小，河床冲刷现象不显著，年内水位～流量关系曲线呈单一线型，这样才能使拟合公式具有较长时段的使用性。

实例流域水文站多年断面和水位～流量关系曲线变化情况见表1、图1和图2。

由表1可知，各级水位下断面面积、流量平均偏差分别为4.9%和8.6%，可以说明测站断面年际间变化程度较小，满足水位～流量关系线公式拟合的条件要求。