ADP测流条件下断面平均含沙量计算方法分析

柳 恒，吴高庄，唐永美，马尚男

（松辽委黑龙江水文水资源勘测局，黑龙江 黑河 164300）

0 引言

上马厂水文站位于黑龙江干流、泽雅河与黑龙江汇合口上游9.8 km处，是黑龙江干流泽雅河口上游控制站。该站从2005年引进ADP（声学多普勒流速剖面仪）进行流量比测实验，2008年正式投入使用。目前存在的问题是，流量测验设备改进了，测验精度也得到了提高，流量测验的历时也大大缩短了，但是泥沙测验方法没变，在断面布设10条垂线，采用横式采样器2∶1∶1垂线混合取样，采用流量加权法计算断面平均含沙量还必须从ADP测验数据里提取垂线平均流速、垂线水深等数据，内业工作量大，而且有人工干预，难免不出错。为了配合ADP流量测验，泥沙测验（水样处理和计算）也要做相应的改进。

1 选用资料与分析方法

此次分析取用上马厂站2003—2009年的全部124次含沙量测次，含沙量变幅为1.8～459 g/m3。

分析工作主要是对含沙量测验中的水样处理和计算进行改进，外业沿用原来的垂线混合法2∶1∶1取样，只是将每次全部线、点水样混合成一个水样进行处理，使用全断面混合法和流量加权分别计算断面平均含沙量。

2 成果分析

2.1 基础资料分析

通过查阅资料，发现上马厂站自1987年建站以来测验断面受冲淤变化小，断面河床保持稳定。而且各取样垂线平均含沙量分布较均匀，这就为探讨此法提供可行性。

选取该站全部124次含沙量测次资料进行统计分析，根据全断面混合法计算的断面平均含沙量与流量加权断面平均含沙量的相关关系，建立推求断面平均含沙量的关系，如图1所示。

图1 加权法和全断面混合法关系图

对所推求的关系线进行误差精度检验，见表1。从检验结果来看，用全断面混合法计算出的断面平均含沙量精度很好，方法可行。从分析资料中可以看出断面含沙量横向分布比较均匀，只有6次的含沙量相对误差大于5%，这几次的含沙量值都小于10.0 g/m3，含沙量值小时受水浅和人为因素的影响造成的误差偏大是正常的。

表1 断面平均含沙量关系线误差精度检验

2.2 整编成果的对比分析

对利用全断面混合处理后计算各测次含沙量，根据前面推求的关系式来计算断面平均含沙量，通过全断面混合法和流量加权法得到的断面平均含沙量分别进行含沙量资料整编，结果见表2。从表2可见，所选6年资料采用全断面混合法得到的断面平均含沙量整编成果均符合规范要求，与常规的加权法整编成果相比，获得很高的精度。证明采用全断面混合法处理计算断面平均含沙量这一方法可行。

3 结语

1）根据该站2003—2009年的资料分析结果，认为采用全断面混合法处理后计算的含沙量根据相应关系来推求断面平均含沙量的方法是可行的，可以在今后的测验中应用。此法能够大大缩短泥沙测验内外业时间，很好地解决ADP流量测验带来的问题。

表2 年含沙量、输沙率比较

2）为进一步验证两者的关系，在今后的测验中，可在不同时期、不同沙量级内，每年进行10次以上的固定垂线、垂线混合的流量加权输沙率测验，与全断面混合法进行比测校核。

3）在今后的含沙量测验中，可尝试减少取样垂线的数目和点数，做进一步对比分析，结合ADP测流更好地提高工作效率。