[发明专利]一种河道流量综合测算方法及系统

说明书

本发明公开了水文测验技术领域的一种河道流量综合测算方法及系统，旨在解决现有技术中的流量在线测量方法成本造价高、测量精度低的技术问题。所述方法包括如下步骤：设立水位主站、代表流速站和水位辅站，采集获取断面实测水位、断面河底最低点高程、断面水位涨落率、代表点实测水面流速、上下比降断面的水位差，将其代入河道流量综合测算模型，计算获取河道断面流量。

技术领域

本发明涉及一种河道流量综合测算方法及系统，属于水文测验技术领域。

背景技术

河道过水河道断面流量为断面面积与断面平均流速的乘积，因此，测量流量要分别测量过水断面面积和流速。目前，我国河道流量测验主要有流速仪法和走航ADCP测量。采用流速仪法测量时，在断面上布设很多测深和测速垂线，每条垂线上布设适当数量的测速点，用来计算垂线平均流速，再分别计算部分流速和部分面积求得部分流量，累计各部分流量得到全河道断面流量。走航ADCP测量是近十年在我国推广应用的测量方法，将从美国进口的ADCP(流速剖面仪)固定在测船船舷位置，保证需要的吃水深度，测船横渡断面过程中，ADCP系统测量记录沿程的断面流速和水深，到达彼岸后即可测算出过水河道断面流量，是一种快速准确测量流量的方法。但这两种方法都无法实现无人自动在线测量，常用来率定断面水位流量关系线，年均测量次数不多，根据水位变化过程一般控制在20次以上；监测水位流量关系变化的转折点，要求满足水位流量关系定线的精度要求，且高中低水分布均匀。

水情报讯时，需要河道断面的实时流量，特别是汛期发生洪水时，报讯频次很高；河道流量受洪水涨落或变动回水等多因素影响，使得水面比降不同，相同水位流量不同，水位流量关系为复杂的绳套曲线，因而无法在水位流量关系线上根据水位查读流量。为此，水文科技工作者在断面上选择代表位置测量指标流速，根据历史资料建立指标流速与断面平均流速的关系，由实时测量的指标流速查算断面平均流速，再计算流量。根据指标流速的测量方法，当前的流量在线测量方法分为以下四种：

(1)H-ADCP法：将ADCP安装在河流一侧代表位置上，ADCP波速水平方向向对岸扫测，测得这一层的平均流速作为指标流速。

(2)V-ADCP法：将ADCP安装在河流河床代表位置上，ADCP波速垂直方向向水面扫测，测得这一垂线平均流速作为指标流速。

(3)点雷达法：将点雷达流速仪安装在水面有代表性的一条或几条垂线上，测量断面上这些位置的水面流速，加权计算的面平均流速作为指标流速。

(4)面雷达法：将面雷达流速仪安装在河岸一侧，雷达波与水面流速方向垂直，面雷达流速仪测量断面附近部分面积的水面流速，加权计算的面平均流速作为指标流速。

上述四种流量在线测量方法的准确度受很多因素影响：

(1)面积是借用的，要求测验河段相对稳定，不能有显著地冲淤影响；

(2)指标流速是实测的，只是断面上部分水体的流速，用于计算流量的断面平均流速是否准确，依赖于指标流速与断面平均流速的关系是否稳定；

(3)尽管ADCP流速仪测流应用时间较长，但其测量成果的影响因素较多，如仪器误差、波浪影响、河流噪音、泥沙影响等，指标流速与断面平均流速关系线的随机不确定度在18％左右，只能达到三类精度站的精度要求。

(4)侧扫雷达水面流速测量正在开展一些比测试验，因河道水流环境差异，比测成果也千差万别，从已有的测量成果和测量原理上分析，这种方法河道断面流量测量误差会大于ADCP测量成果的误差。

(5)定点ADCP测流站的造价约35万，侧扫雷达测流站的报价约70万，对并不富裕的中国水文行业，造价相当昂贵。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种河道流量综合测算方法，包括如下步骤：

设立水位主站和代表流速站；