東風(fēng)渠是漢江中游丹江水系老灌河在淅川水文站上游1.5km處黃土埡電站（已停止發(fā)電）壩頭左岸分流出的明渠，東風(fēng)渠流經(jīng)淅川縣城區(qū)后匯入老灌河后流入丹江口水庫(kù)。作為南水北調(diào)中線工程核心水源地丹江口水庫(kù)的關(guān)鍵入庫(kù)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，淅川（渠）站承擔(dān)著精準(zhǔn)計(jì)量東風(fēng)渠入庫(kù)流量的重任。該站于2022年12月安裝青島清萬(wàn)水技術(shù)有限公司超聲波時(shí)差法流量計(jì)，2023年開展比測(cè)試驗(yàn)，旨在驗(yàn)證設(shè)備在復(fù)雜水流條件下的穩(wěn)定性與精度，推動(dòng)水文監(jiān)測(cè)現(xiàn)代化進(jìn)程，保障國(guó)家戰(zhàn)略調(diào)水工程科學(xué)調(diào)度。

淅川（渠）水文站設(shè)立于2013年，位于河南省南陽(yáng)市淅川縣東風(fēng)渠上。渠道為混凝土矩形斷面，水流受上游閘門啟閉及下游多級(jí)分水閘調(diào)控影響，水位陡漲陡落，流量關(guān)系異常紊亂。歷史最大水深2.2m，常年水深1.6m，傳統(tǒng)測(cè)驗(yàn)方式難以滿足精準(zhǔn)計(jì)量需求。

本項(xiàng)目依托超聲波時(shí)差法測(cè)流原理及清萬(wàn)水波形識(shí)別技術(shù)，建設(shè)四聲道全斷面的流量在線測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)，形成“全斷面分層積分+高頻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)”的自動(dòng)化流量測(cè)驗(yàn)體系。

清萬(wàn)水技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況分析設(shè)計(jì)，合理部署四聲道波形識(shí)別-超聲流量計(jì)換能器實(shí)現(xiàn)全斷面監(jiān)測(cè)，結(jié)合梯形斷面分層積分模型，系統(tǒng)每5分鐘輸出斷面瞬時(shí)流量、斷面平均流速、水深、水溫及四層流速數(shù)據(jù)，支撐全量程、全天候在線監(jiān)測(cè)。

1.聲波高速度傳播特性能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的實(shí)時(shí)在線測(cè)驗(yàn)；

2.保護(hù)流態(tài)完整性，45°安裝最大限度規(guī)避信號(hào)干擾；

3.高精度波形識(shí)別技術(shù)可捕捉0.01m/s低速水流，攻克水位驟變導(dǎo)致的流量紊亂難題；

4.系統(tǒng)自動(dòng)整合分層流速與斷面數(shù)據(jù)，輸出修正后瞬時(shí)流量。

采用走航式ADCP實(shí)測(cè)資料的時(shí)間范圍為2023年06月07日~2024 年 11 月 01 日 。 有 效 比 測(cè) 數(shù) 據(jù) 共 計(jì) 30 次。

設(shè)備穩(wěn)定性分析

超聲波時(shí)差法流量計(jì)自2023年3月18開始試運(yùn)行至今,期間由于現(xiàn)場(chǎng)施工,系統(tǒng)斷電保護(hù)設(shè)施，儲(chǔ)存設(shè)備、傳輸設(shè)備更換，以及渠道通水情況，從2023年6月30日正式開始比測(cè)。比測(cè)期間設(shè)備運(yùn)行良好，數(shù)據(jù)連續(xù)。

成果精度分析

比測(cè)采用時(shí)差法計(jì)算流量與走航式ADCP實(shí)測(cè)斷面流量建立關(guān)系模型。點(diǎn)繪時(shí)差流推算流量與實(shí)測(cè)流量相關(guān)關(guān)系圖，如下圖，

通過模型精度分析檢驗(yàn)結(jié)果表明，相關(guān)關(guān)系點(diǎn)距的隨機(jī)不確定度為6.72%，系統(tǒng)誤差為-0.51% ，符號(hào)檢驗(yàn)、適線檢驗(yàn)、偏離數(shù)值檢驗(yàn)均通過，滿足《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》（GB50179-2015）規(guī)定的要求。

清萬(wàn)水波形識(shí)別技術(shù)成功破解閘控渠道流量監(jiān)測(cè)難題，為南水北調(diào)工程提供高精度水文數(shù)據(jù)支撐。下一步將深化設(shè)備智能運(yùn)維與超限水情動(dòng)態(tài)比測(cè)機(jī)制，推動(dòng)聲學(xué)測(cè)流技術(shù)在水資源管理、水旱災(zāi)害防御領(lǐng)域的全域應(yīng)用，筑牢國(guó)家水安全技術(shù)防線！