劉燕強 彭彩霞

黃壁莊水庫位于河北省石家莊市鹿泉區(qū)黃壁莊鎮(zhèn)附近的滹沱河干流上，是滹沱河中下游重要的控制性大(Ⅰ)型水利樞紐工程。水庫的主要入庫河流有南甸河、滹沱河和冶河3 條河流。其中冶河是黃壁莊水庫的主要來水水源，因此加強對冶河河道流量監(jiān)測，對黃壁莊水庫合理開發(fā)利用水資源、安全度汛、提高水庫管理水平具有重大意義。

1.雷達流量計測流原理

雷達流量計以面積—流速法為基礎(chǔ)，采用非接觸式雷達波利用多普勒效應(yīng)原理來監(jiān)測水體流速。測速探頭斜向下發(fā)出一束雷達波，雷達波到達水體表面后反射，由于多普勒效應(yīng)發(fā)出的雷達波和接受到的雷達波會產(chǎn)生多普勒頻移，多普勒頻移正比于流速。通過測量多普勒頻移即可測量水體表面速度。再經(jīng)修正、率定后估算出斷面平均流速。

圖1 流量監(jiān)測站點設(shè)備布置示意圖

表1 黃壁莊水庫特征水位匯總表

利用雷達水位計測量水位H，結(jié)合預(yù)先測量好設(shè)備安裝處的河道斷面圖，自動推算出過流面積S。

表2 平山水文站站址處洪水指標(biāo)表

2.雷達流量計實際應(yīng)用

2.1 站點位置選擇

根據(jù)《河流流量測驗規(guī)范》GB 50179-2015 要求，河道流量監(jiān)測站點應(yīng)布置在順直、穩(wěn)定、水流集中、無分流岔流、斜流、匯流、死水等現(xiàn)象的河段，順直河段長度應(yīng)大于洪水時主河槽寬度的3 倍，宜避開有較大支流匯入或湖泊、水庫等大水體產(chǎn)生變動回水影響。在平原河流上，要求河道順直勻整，全河段應(yīng)有大體一致的河寬、水深和比降，單式河槽河床上宜無水草叢生。結(jié)冰河流不宜選擇在有冰凌堆積、冰塞、冰壩的地點。黃壁莊水庫特征水位見表1。

結(jié)合水庫多年蓄水情況，為了避免水庫回水對測流結(jié)果產(chǎn)生影響，本次流量監(jiān)測站點布設(shè)范圍不考慮北賈莊橡膠壩及以下部分河道。石閆路大橋以上部分河段河床不規(guī)則，河面程分散性細流，且兩側(cè)堤岸未進行工程處理，也不宜設(shè)置流量監(jiān)測斷面?？紤]到中山西路大橋處設(shè)有冶河平山水文站，可對其測量結(jié)果進行驗證，因此選擇在中山西路大橋處設(shè)置流量監(jiān)測站點。

2.2 布設(shè)方案

根據(jù)《水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)》SL276-2002，水文測站設(shè)施應(yīng)滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)和測洪標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)出現(xiàn)防洪標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)洪水時，應(yīng)能保證設(shè)施設(shè)備不被淹沒、沖毀，保障人身安全；當(dāng)發(fā)生測洪標(biāo)準(zhǔn)及其以下洪水時，測驗設(shè)施設(shè)備應(yīng)能正常運行，測站測報工作應(yīng)能正常開展。本次流量監(jiān)測站選址處平山水文站屬于大河一般控制站，故本次流量監(jiān)測設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)參照大河一般控制站標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，測洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。站址處洪水指標(biāo)見表2。

由于該處河面寬度約140m，為了提高測量精度本次采用一拖七解決方案，即設(shè)置7 個雷達流速儀和1 個雷達水位計。流速儀分別布設(shè)在1～7#跨中位置。水位計安裝在6#雷達流速儀旁邊。所有設(shè)備均布置在127.46m 高程以上，且應(yīng)保證當(dāng)水位達到126.64m 時能夠進行測流工作，布置示意圖見圖1。

3.結(jié)語

雷達流量計在冶河中山西路大橋處安裝后，實現(xiàn)了黃壁莊水庫對冶河入庫流量的實時在線監(jiān)測，由于其運行環(huán)境較差，測量點流態(tài)不穩(wěn)定，加之水草生長速度快，不能夠及時清理等原因，造成其測量結(jié)果與水文站測量結(jié)果存在一定誤差。但是測量數(shù)據(jù)經(jīng)過不定期專業(yè)率定后基本能夠滿足水庫管理需求，可以為水庫管理人員的決策提供數(shù)據(jù)支撐。