新技术在天津市蓄滞洪区流量测验中的应用分析:天津市浦海新技术

　　摘要：利用蓄滞洪区适时蓄水，通过工程措施和合理调度进行调峰，是目前防御较大洪水的有效措施。蓄滞洪区水文信息是防洪抢险、调度的依据，直接影响着天津市人民生命财产安全。本文分析探讨如何应用近年来发展的水文新技术，解决蓄滞洪区流量测报中的技术难题，开展蓄滞洪区的水文监测工作。
　　
　　关键词：防汛；蓄滞洪区；流量测验；应用
　　Abstract: The flood detention basin hydrological information is the basis of flood rescue and scheduled; it is a direct impact on people"s lives and property safety of Tianjin. This paper analyzes the application of new technology in recent years, the development of hydrological solves technical problems flood detention basin flow forecasting, and to carry out flood detention basin hydrological monitoring work.Key words: flood control; flood detention basin; flow tests; application
　　中图分类号：P332.4 文献标识码：A 文章编码：
　　
　　
　　0 引言
　　采取防御与疏导相结合，工程措施与非工程措施相结合，利用蓄滞洪区适时蓄水，进行调峰以抵御洪水，保障主要城市、道路及人民生命财产的安全，是重要的防洪、抗洪方法。
　　目前天津市共有青甸洼、大黄铺洼、黄庄洼、盛庄洼、三角淀、淀北分洪区、西七里海、东淀、贾口洼、文安洼、团泊洼、永定河泛区、大港行洪道等十三个蓄滞洪区，分布于天津市8个区县，面积达2964km2，可在防汛抗洪中蓄滞洪水。
　　蓄滞洪区水文信息是防洪抢险、调度的依据，是各级政府决策的基础，直接影响着天津市人民生命财产安全、生存和建设发展。但由于北方多年的干旱和洪水的不确定性，原有蓄滞洪区测报的一些水文站如八堡、邵庄子等水文站先后撤站，改为过水巡测或临时设站监测，由于蓄滞洪区无水文基础测报设施，一旦需要完成蓄滞洪水文测报任务，只能按突发水事件监测要求开展水文应急测报，增加了工作的难度。尤其是蓄滞洪区的破堤分洪流量测验，过去一般利用口门的水头和宽度估算出流量，误差很大。本文分析探讨如何应用近年来发展的水文新技术，解决以往测报中的技术难题，开展蓄滞洪区的水文监测工作。
　　1 蓄滞洪区的水文监测的内容及难点问题
　　蓄滞洪区防洪、调度主要的依据是水文信息中的水位和流量，其它还含有关工程信息和过流断面资料。
　　多年来的水文工作中，在天津市的蓄滞洪区及相关河道上修建了部分水位观测设施，一些重要蓄滞洪区内（如永定河泛区、青甸洼等）建设了水位自动测报设施，有效地提高了水位信息的测报能力。在一些需要开展水位测报而尚无水位观测设施的蓄滞洪区，测报时可设临时水尺，引测高程，人工观读水位，用临时通讯设施报告汛情，满足水文测报要求，其监测难度较小。
　　流量是蓄滞洪区防洪、调度的的重要信息。天津市所处大部分地区为平原区，水利工程的大量运用改变了自然行水体系，使河道水位、流量、流速、传播时间等水文要素完全受人为影响，受洪水顶托和工程运用影响水位和流量不能形成单值化关系，无法提供准确的预报成果。信息需求上对流量的时效性和准确性要求更高。但由于蓄滞洪区水文测报属应急测报，需要现场的过水断面资料才能应用浮标、常规流速仪等施测流量。高洪期水深流急，用测深杆或测深锤测深有相当难度，破堤分洪更难取得过水断面资料，难以取得及时、准确的流量资料。传统方法施测流量是蓄滞洪区的水文监测中的难点问题，也是本文分析的重点。
　　2 蓄滞洪区的常规流量测验方法
　　天津市蓄滞洪区现状水文监测主要有破堤分洪测验、利用水工建筑物（节制闸、分洪闸孔和桥测等）进行分洪有关水文参数的测验。常规流量测验有流速仪法、浮标法和应用水力学公式推求流量等方法。
　　（1）流速仪法
　　用流速仪实测节制闸、分洪闸孔和桥测等断面上各部分的流速，并与相应部分过水断面面积的乘积来推求流量的方法。高洪时耗时费力且往往受断面因素影响，不能使用。
　　（2）浮标法
　　通过测定水中天然或人工漂浮物随水流运动的速度，结合过流断面资料及浮标系数来推求流量的方法。误差较大，如无断面资料不能使用。
　　（3）水力学公式法
　　通过测定口门过流断面的各项水力因素，用水力学公式来推求流量的方法。破堤分洪时利用溃坝公式（Q=0.928BH1.5）对流量进行推求。闸孔过流时，利用水工建筑物分洪时不同的闸门形式和相关水力因素，采用水力学经验公式推流。该方法为推算方法，误差大。
　　3新有蓄滞洪区流量测验技术
　　近年来，走航式声波多普勒流量仪（ADCP）、电波流速仪、手持式流速仪，全球卫星定位系统（GPS）、全站仪以及测深仪、电子水准仪等先进的测验设备在水文监测中逐步推广应用，提高了水文监测的自动化水平，提高了水文测报信息的时效和准确性，也给蓄滞洪区现状水文监测提供了新的方法和手段，解决了以往监测速度慢、测验误差大等技术难题。较适用的方法有以下2种：
　　（1）声学多普勒测流仪（简称ADCP）
　　声学多普勒测流仪（简称ADCP）是一种安设于渡河载体（如小船）上的游动式测流设备。因为它一次能同时测出河床的断面形状、水深、流速和流量，该测验方法也称为ADCP超声波走航法。目前ADCP分为船载ADCP拖动走航和遥控船载ADCP。该方法在桥测时尤其便捷。
　　（2）回声测深仪+电波流速仪
　　利用回声测深仪施测过水断面（如已掌握过水断面资料可观读水位直接应用，不需要使用该仪器进行断面测量），利用电波流速仪进行水面流速测量，计算过流断面流量。
　　4新技术在蓄滞洪区流量测验优势
　　常规流量测验方法受现场条件影响，难以进行水深和水面宽度测量，难以取得可靠的水下断面成果，降低了测验精度，有时受条件影响无法进行流量测验。新技术在蓄滞洪区流量中比常规流量测验方法有多种优势。
　　（1）声学多普勒测流仪（简称ADCP）
　　传统流速仪是测量点流速，而ADCP测量时随着测量船运动过程来进行测量。与传统的流速仪测量相比，ADCP并不像传统流速仪那样要求测流断面垂直于河岸，测船航行的轨迹可以是斜线或者是曲线。具有测验时间短、测速的范围大等特点，提高了测验的精度。特别是遥控船载ADCP，不需要配备渡河设施，人员可安全地在岸上完成流量测报。
　　（2）回声测深仪+电波流速仪
　　如果已掌握过水断面资料（借用河道测量成果），可直接利用电波流速仪进行水面流速测量，计算过流断面流量。否则需用船载（或遥控船载）测深仪测量断面，结合电波流速仪流速测量，计算过流断面流量。电波流速仪主要用于使用流速仪困难或测船无法到达的河段，远距离无接触测量水面流速，且不受水质、漂浮物影响，适用性较强，一般用于应急监测。
　　4 结语
　　具有地方特点的蓄滞洪区流量测报，一直是天津市水文工作中的技术难题。利用走航法ADCP、电波流速仪等先进仪器设备，在高洪时人员不下水的情况下，即可快速自动测得流速分布和断面面积，得到即时流量数据，为各级政府提供及时准确的预警信息，满足防汛决策的需要，又能避开危险，保证监测人员的生命安全，是蓄滞洪区较好的流量测验方法。笔者希望有关技术人员统一思想、提高认识，推动水文测报新技术的应用，更好的完成蓄滞洪区水文监测工作。
　　
　　
　　参考文献：
　　[1] 王春泽，乔光建等.水文知识读本[M]. 北京:中国水利水电出版社,2011：337-341.
　　[2] 林祚顶等.水文现代化与水文新技术[M]. 北京:中国水利水电出版社,2008：109-124.