沙沙河 [研究探讨多沙河流悬移质输沙率测验方式]

  摘要:何谓悬移质输沙率呢?一般来说,它是指在一定河床与水流组成条件下,该流域水流在单位时间内能够携带并顺利通过河段下泄的悬移质中床沙质泥沙的数量。就我国而言,当期应用较为普遍的同步测流方式不仅测验时间长、测验结果不具代表性且会在该流域洪水期水位变化急剧的影响下无法正常测验,因而存在诸多问题。如何研究探讨出一种适应各种水域水位环境且能够精确测量泥沙资料数据的测验方式已成为当前相关工作人员最亟待解决的问题之一。本文依据这一实际情况,提出一种新型的悬移质输沙率测验方式,并就其在多沙河流泥沙监测中的应用情况作出详细分析与阐述。
  关键词:多沙河流;悬移质输沙率;测验方式;泥沙含量
  中图分类号:TV132.2文献标识码:A文章编号:1674-0432(2012)-02-0207-1
  针对当前同步测流方式所存在的诸多缺陷,笔者现提出一种新型的悬移质输沙率测验方法。这种悬移质输沙率测量方法以部分流量加权定理为依据,直接在测点含沙量数据支持下经由流速权重系数与流量权重系数得出流域断面内平均含沙量检测值,大大降低了同时测流测验方式下的监测难度系数。在水文水质正常情况下,这种悬移质输沙率测验方式不仅能够大幅度缩短测验所需时间与工作强度,并使得该次测验结果具有典型代表性。可以说,这种悬移质输沙率测验方式为泥沙巡测乃至整个水文体制的创新性改革打下了坚实基础。笔者现从这种悬移质输沙率测验方式的基本工作原理分析以及其在多沙河流中权重系数的确定方式分析这两个方面入手,结合实践工作经验,谈一谈自己的看法与体会。
  1 悬移质输沙率测验方式的基本原理分析
  就我国而言,河流悬移质泥沙测验相关规范性文件中明确指出:在采用不同的悬移质输沙率测验方法进行河流某一流域断面平均含沙量的过程中,悬移质输沙率测验方式的利用必须始终符合流量加权相关原理与测验数据精度的基本要求。规范制定这一基本要求的原因主要可以归纳为以下两个方面:第一,时段输沙量的测验目的要求输沙率的测验方法需要与流域断面平均含沙量的基本测验原理相吻合;第二,大量的实践研究结果表明,要想在悬移质输沙率测验过程中正确处理回水区泥沙与流域断面似水之间的管理,并得出与断面输沙率相对应的断面平均含沙量就势必要选取向量加权法作为整个悬移质输沙率测验方法中的基本运算方式。
  根据规范中所规定的部分流量加权原理,我们可以根据既定的流域断面平均含沙量以及断面平均颗粒级配的计算公式推导出这样一种关系――悬移质断面平均含沙量与测点流速权重、部分流量权重系数以及该测点含沙量取值之间始终呈函数关系,并且这种函数关系还同样适用于水域断面平均小于某粒径沙重百分数与测点流速与流量权重系数之间的关系概括。这也正是我们通过测验数据获取悬移质断面平均含沙量以及输沙率的基本原理。
  2 权重系数的确定方式分析
  一般来说,在整个悬移质输沙率的测验过程中,所涉及到的权重系数主要可以分为部分流量权重系数与测点位置的流速权重系数这两种。笔者现从这两个方面入手,简要说明悬移质输沙率测验中权重系数的确定方式。
  2.1 部分流量权重系数的确定方式分析
  在水文水质正常运行作用下,水文测站流域内的水流流态与测验断面的形状都会对部分流量权重系数的取值产生影响,其中尤以断面的形态影响深刻。部分流量权重系数的确定能够复制断面平均含沙量的运算工作,并建立起相应的函数关系去限度,作为部分流量权重系数的借用方案,为测验后期数据误差的修订提供帮助。针对多沙河流输沙率测验工作来说,受其水文观测站点流域内冲淤变化大、断层结构比较稳定等特点影响,相关工作人员应当着重考虑平均累计面积百分数与累积流量百分数之间的曲线关系,以此确保悬移质输沙率所获取的平均含沙量取值精确、稳定。
  2.2 测点位置流速权重系数的确定方式分析
  我们知道测点位置流速权重系数的取值精度将直接关系到断面垂线方向平均颗粒级配与平均含沙量的取值精度,是整个悬移质输沙率测验工作中的核心与关心。一般来说,这一指标的取值取决于水文检测站垂直线方向水流流速的分析规律,并与每一测点部分的流量权重系数密切相关。在但技术条件支持下,有关测点位置流速权重系数的确定方式可以分为理论公式法与经验相关法两种,多沙河流水文监测站需要根据自身是否具备精测法下流量资料这一指标来合理选择流速权重系数的计算技术。
  2.2.1 理论公式法 这种流速权重系数的确定方式主要适用于那部分缺乏精测法下流量资料数据的多沙河流水文检测。相关工作人员需要对同一水文流域内邻近水文监测站所提供的水文垂线方向流速分析规律推断出本监测站垂直方向的水体流速规律,在此基础之上确定垂线方向的流速分布规律,进而获取权重系数。
  2.2.2 经验相关法 一般来说,这种流速权重的确定方式多适用于具备充分精测法下流量数据的多沙河流水文监测。相关工作人员仅需要依据本监测站所提供的实测数据对该流域内垂线方向的流速分布规律进行对照,进而就能够得到真实可靠的流速权重系数。这种简略的计算方式所确定的流速权重系数与理论公式法下所取得的流速权重系数是基本一致的。
  3 结束语
  本文所介绍的这种新型悬移质输沙率测验方式的应用核心在于测点位置的选择与权重系数的确定。多沙河流在水文监测中应用加重测验技术不仅能够节约大量的测验消耗,所获取的数据误差也符合相关规范标准要求,值得大范围的推广与应用。
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  作者简介:刘文良(1964-),男,汉族,吉林白山人,吉林省水文水资源局白山分局助理工程师,研究方向:水文。
  

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