ADP測流條件下斷面平均含沙量計算方法分析

柳 恒，吳高莊，唐永美，馬尚男

（松遼委黑龍江水文水資源勘測局，黑龍江 黑河 164300）

0 引言

上馬廠水文站位于黑龍江干流、澤雅河與黑龍江匯合口上游9.8 km處，是黑龍江干流澤雅河口上游控制站。該站從2005年引進ADP（聲學多普勒流速剖面儀）進行流量比測實驗，2008年正式投入使用。目前存在的問題是，流量測驗設備改進了，測驗精度也得到了提高，流量測驗的歷時也大大縮短了，但是泥沙測驗方法沒變，在斷面布設10條垂線，采用橫式采樣器2∶1∶1垂線混合取樣，采用流量加權法計算斷面平均含沙量還必須從ADP測驗數(shù)據(jù)里提取垂線平均流速、垂線水深等數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)工作量大，而且有人工干預，難免不出錯。為了配合ADP流量測驗，泥沙測驗（水樣處理和計算）也要做相應的改進。

1 選用資料與分析方法

此次分析取用上馬廠站2003—2009年的全部124次含沙量測次，含沙量變幅為1.8～459 g/m3。

分析工作主要是對含沙量測驗中的水樣處理和計算進行改進，外業(yè)沿用原來的垂線混合法2∶1∶1取樣，只是將每次全部線、點水樣混合成一個水樣進行處理，使用全斷面混合法和流量加權分別計算斷面平均含沙量。

2 成果分析

2.1 基礎資料分析

通過查閱資料，發(fā)現(xiàn)上馬廠站自1987年建站以來測驗斷面受沖淤變化小，斷面河床保持穩(wěn)定。而且各取樣垂線平均含沙量分布較均勻，這就為探討此法提供可行性。

選取該站全部124次含沙量測次資料進行統(tǒng)計分析，根據(jù)全斷面混合法計算的斷面平均含沙量與流量加權斷面平均含沙量的相關關系，建立推求斷面平均含沙量的關系，如圖1所示。

圖1 加權法和全斷面混合法關系圖

對所推求的關系線進行誤差精度檢驗，見表1。從檢驗結果來看，用全斷面混合法計算出的斷面平均含沙量精度很好，方法可行。從分析資料中可以看出斷面含沙量橫向分布比較均勻，只有6次的含沙量相對誤差大于5%，這幾次的含沙量值都小于10.0 g/m3，含沙量值小時受水淺和人為因素的影響造成的誤差偏大是正常的。

表1 斷面平均含沙量關系線誤差精度檢驗

2.2 整編成果的對比分析

對利用全斷面混合處理后計算各測次含沙量，根據(jù)前面推求的關系式來計算斷面平均含沙量，通過全斷面混合法和流量加權法得到的斷面平均含沙量分別進行含沙量資料整編，結果見表2。從表2可見，所選6年資料采用全斷面混合法得到的斷面平均含沙量整編成果均符合規(guī)范要求，與常規(guī)的加權法整編成果相比，獲得很高的精度。證明采用全斷面混合法處理計算斷面平均含沙量這一方法可行。

3 結語

1）根據(jù)該站2003—2009年的資料分析結果，認為采用全斷面混合法處理后計算的含沙量根據(jù)相應關系來推求斷面平均含沙量的方法是可行的，可以在今后的測驗中應用。此法能夠大大縮短泥沙測驗內(nèi)外業(yè)時間，很好地解決ADP流量測驗帶來的問題。

表2 年含沙量、輸沙率比較

2）為進一步驗證兩者的關系，在今后的測驗中，可在不同時期、不同沙量級內(nèi)，每年進行10次以上的固定垂線、垂線混合的流量加權輸沙率測驗，與全斷面混合法進行比測校核。

3）在今后的含沙量測驗中，可嘗試減少取樣垂線的數(shù)目和點數(shù)，做進一步對比分析，結合ADP測流更好地提高工作效率。