8　行政区界断面流量监测站

8.1　现场勘察要求

行政区界断面流量监测站应选择在行政区界附近,与区界之间无流量出入的河道断面。行政区界断面流量监测站建设前,应进行下列现场勘察工作:

a)按照现场勘察表(见表A.1、表A.7)项目,详细调查并逐项填写,并在备注栏内对现场条件、仪器安装位置等问题详细说明。

b)现场勘察拍摄照片记录,照片至少应包含全景、RTU位置、传感器安装位置等,照片不低于400万像素。

c)对预选的测流断面应按SL 58的要求实施水准、地形与断面勘测,确定测流断面及水位—断面面积关系。

d)对现场水文历史资料勘察,包括河宽、水深及变幅(历史最高、最低水位)、流量、含沙量、水下植物、淤积、河床演变、流速分布规律、比测条件等。

8.2　测流方法与安装要求

8.2.1　声学时差法

声学时差法是按水流流动方向对角线(与流速方向成一定的夹角,通常45°)安装一对换能器,通过声学时差法流速仪测得顺、逆流方向的传输时间差计算出测线平均流速。

根据河道通航情况与河道施工难易程度可选用有线或无线声学时差法测流方式,其测量示意图分别见图12、图13。

根据河道几何形状、河道水位变化情况可分别配置单声路、交叉声路或多层声路的测流方式。

根据河道岸坡情况及通航条件,可选用垂直或斜式安装方式。对影响航道的地段应采用河岸向后开挖方式,向后开挖长度保证安装支架不影响航道、开挖深度与宽度应根据向后开挖长度计算,确保超声波声道不受阻挡以及仪器支架、水位井的安装空间。安装方式见图14、图15。

常规声学时差法流速仪技术参数见表6。

8.2.2　声学多普勒流速仪法

根据河床形状、水流以及河道淤积情况,可选用水平或座底式安装法进行测流,对于无法安装固定测流装置的河道断面,可采用走航式方法测流。

a)水平式安装法。根据河道岸坡情况及通航条件,可选用垂直或斜式安装方式。对影响航道的地段应采用河岸向后开挖方式,向后开挖长度保证安装支架不影响航道、开挖深度与宽度应根据向后开挖长度计算,确保超声波声道不受阻挡以及仪器支架、水位井的安装空间。安装方式见图14、图15。常规水平声学多普勒流速仪技术参数见表7,测流示意图见图16。

b)座底式安装法(垂向代表线法)。座底式安装法适用于有较长漫滩或河床呈不规整形状的河道断面。座底式声学多普勒流速仪技术参数表见表8,测量示意图见图17。

c)走航式声学多普勒流速剖面仪法。走航式声学多普勒流速剖面仪法可直接采集渠道、河流的流量数据。主要由下列设备组成:ADCP传感器、三体船,软件和无线通信系统。设备选型根据测验河段水文特性、监测站特征和水深、流速、含沙量等水文要素特征综合考虑。走航式声学多普勒流速剖面仪的工作参数见表9,测量示意图见图18。

8.2.3　断面选择要点

8.2.3.1　声学时差法

声学时差法流速仪发射频率较低,传感器发射角较窄,适合于河道较宽、水位变幅不大的河流。

安装断面要求如下:

a)测流断面河床稳定,无明显冲淤变化。

b)断面水位面积关系稳定。

c)测流断面流态稳定,无回流漩涡,流速分布均匀,层流速分布有规律。

8.2.3.2　声学多普勒流速仪法

8.2.3.2.1　水平式安装断面

a)测流断面河床稳定,无明显冲淤变化。

b)测流断面呈矩形、U形形状,断面水位面积关系稳定。

c)测流断面流态稳定,无回流漩涡,流速分布均匀,层流速分布有规律。

d)测流断面水位变幅较小。

8.2.3.2.2　座底式安装断面

a)测流断面河床稳定,无明显冲淤变化。

b)测流断面呈形状不规则,但断面水位面积关系稳定。

c)测流断面流态稳定,无回流漩涡,断面流速分布均匀。

d)测流断面水位变幅较大。

8.2.3.2.3　走航式声学多普勒流速剖面仪法断面

走航式声学多普勒流速剖面仪法测流应根据断面含沙量的大小,选取不同频率的流量计,含沙量越高,选用相对较低频率的流量计,含沙量越低,可选用频率较高的流量计。

8.3　监测站建设要求

8.3.1　监测站拓扑结构

行政区界断面流量监测站拓扑结构图见图19。

8.3.2　监测站配置要求

行政区界断面流量监测站主要由传感器、RTU、通信单元和电源等设备组成,监测站设备配置见表10。