一、基本情況

燕橋水文站位于江蘇省徐州市銅山區(qū)三堡鎮(zhèn)董山頭村西側(cè)灌溝河南支上，東經(jīng)117°09′2.5″，北緯34°05′08″，屬淮河流域奎濉河水系。2019年淮委水文局設(shè)立為省界斷面水文站，系灌溝河由安徽進(jìn)入江蘇的省界控制站。

燕橋水文站監(jiān)測(cè)斷面位于燕橋上游170m 處，上游距蘇皖省界700m，其間無支流匯入。河道自西向東流向，河寬33m，河道斷面較規(guī)整呈U 形，河底高程27.2m，兩岸地面高程31m。河段堤防較規(guī)整，左堤寬2.5m，高程33.8m，左堤外為農(nóng)田；右堤寬3m，高程33.2m，右堤外為農(nóng)田。

二、測(cè)流設(shè)施

土建設(shè)施：自記水位臺(tái)及觀測(cè)踏步、水尺樁、護(hù)岸、護(hù)坡等。

自動(dòng)儀器設(shè)備：遙測(cè)水位、遙測(cè)雨量、雷達(dá)波流量計(jì)等。

人工流量監(jiān)測(cè)：橋測(cè)ADCP 及流速儀法測(cè)流。

三、該站現(xiàn)行流量監(jiān)測(cè)方法

1.橋測(cè)法

采用橋測(cè)ADCP 或橋上流速儀法測(cè)流，使用連時(shí)序法推流，工作強(qiáng)度大、運(yùn)行成本高、時(shí)效性差、易出現(xiàn)人為誤差。

2.雷達(dá)波流量計(jì)法

雷達(dá)波流量計(jì)屬非接觸式測(cè)速設(shè)備，2020年6月1日至7月22日進(jìn)行人工實(shí)測(cè)流量與雷達(dá)波流量計(jì)監(jiān)測(cè)的流量值同步比測(cè)。經(jīng)初步分析該流量計(jì)較人工實(shí)測(cè)流量誤差較大，相關(guān)關(guān)系散亂，見表1、圖1。流量精度主要影響因素分析：

圖1 燕橋站雷達(dá)波流量～人工流量相關(guān)圖

（1）風(fēng)速影響

在無降水、河道無徑流情況下，由于受風(fēng)速影響，雷達(dá)波流量計(jì)有較大流量數(shù)值記錄，表1中第1～5 測(cè)次流量值達(dá)24.2m3/s，實(shí)際上河道流量值均為0。

（2）斷面沖淤影響

圖2 燕橋站上游堰上水深～流量關(guān)系圖

圖3 斷面水位～流量關(guān)系圖

由于采用借用斷面，當(dāng)測(cè)流斷面存在沖淤問題時(shí)，不能實(shí)時(shí)訂正斷面變化情況，導(dǎo)致推算流量值存在較大誤差。

（3）其他因素影響

雷達(dá)波流量計(jì)識(shí)別小流速困難，表1所示第38～44 測(cè)次流量值在2～5m3/s 區(qū)間時(shí)，誤差較大；特別是流量小于2.5m3/s 時(shí)，雷達(dá)波流量計(jì)流量值為0。

表1 燕橋站雷達(dá)波流量與人工流量對(duì)照表

四、流量單值化處理方法探討

1.堰上水深～流量關(guān)系

根據(jù)該站監(jiān)測(cè)河段水文特征及監(jiān)測(cè)資料，測(cè)流斷面以上700m 處京滬鐵路橋下跌水落差2m，可消除下游支流及橡膠壩蓄水頂托等因素影響。在監(jiān)測(cè)斷面流量同時(shí)，同步觀讀堰上水深，建立堰上水深～流量關(guān)系，關(guān)系線的表達(dá)式為：

Y=34.17X2+8.4167X-0.8643，R2=0.9927，R=0.9963

根據(jù)上式可見，堰上水深～流量單一關(guān)系線趨勢(shì)明顯，測(cè)點(diǎn)離散度較小，見圖2。由于該關(guān)系式系列較短，需完善大、中、小、漲落水流量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，待完善資料系列、落實(shí)關(guān)系線定線與檢驗(yàn)規(guī)范后，方可形成較為完整的流量單值化處理方法。從以上的初步分析結(jié)果看，利用堰上水深～流量關(guān)系法推算流量的方法，具備簡(jiǎn)便易行、監(jiān)測(cè)強(qiáng)度小、精度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是較為理想的流量單值化處理方法。

2.斷面水位～流量關(guān)系

相關(guān)公式Y(jié)=6.8833X-185.36，R2=0.8331，R=0.9127，相關(guān)性分析：

（1）斷面水位～流量相關(guān)系數(shù)R=0.91 ＞0.80，具有較好相關(guān)性。

（2）斷面水位＜28.5m 且流量＜10m3/s 時(shí)，呈單一關(guān)系。

（3）流量＞10m3/s 時(shí)關(guān)系較散亂，主要原因是受下游洪水漲落頂托、橡膠壩蓄水頂托及其他因素綜合影響，導(dǎo)致測(cè)點(diǎn)的偏離較大，斷面水位～流量關(guān)系呈非單一關(guān)系，見圖3。

五、結(jié)論

綜上所述，燕橋站流量單值化處理推薦方法有兩個(gè)：

方法一：設(shè)京滬鐵路橋下堰上水位監(jiān)測(cè)設(shè)施，建立堰上水深～流量關(guān)系。由于燕橋站上游堰上水深～流量關(guān)系消除了下游河道洪水漲落、橡膠壩蓄水頂托等因素綜合影響，具有良好的流量單一關(guān)系，因此，通過設(shè)堰上水位設(shè)施觀測(cè)堰上水位，建立堰上水深～流量關(guān)系實(shí)現(xiàn)流量單值化。

方法二：布設(shè)燕橋下游水位監(jiān)測(cè)設(shè)施，建立斷面水位～流量關(guān)系。由于燕橋橋底板高出河底1m，水流存在縱向收縮，低水時(shí)易出現(xiàn)自由式堰流；燕橋系三孔拱橋，過水寬度14.7m，兩岸河口寬度33m，具有縱向和橫向收縮的量水堰特征，因此低水時(shí)該斷面水位流量單一關(guān)系顯著。中高水時(shí)由于受下游洪水漲落及橡膠壩蓄水頂托等因素影響，水位與流量關(guān)系離散較大，可通過布設(shè)燕橋下游水位設(shè)施，監(jiān)測(cè)橋下水位，考慮橋上下游水位差影響，借以解決中高水時(shí)該站水位～流量單值化處理問題■