2018年秦淮新河泵站測驗數據分析
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【摘 要】本論文通過分析在水位流量關系曲線檢驗中出現的問題，采用2018年秦淮新河泵站測驗數據，對水位流量關系曲線進行了重新率定，應用到水情報汛和水文資料整編中。
【關鍵詞】秦淮新河泵站;水位流量關系曲線;數據分析
中圖分類號： TP273;TP18 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）15-0176-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.15.083
Analysis of Test Data of Xinhe Pumping Station in Qinhuai in 2018
ZHU Xiao-dong WANG Lei
?。↗iangsu Qinhuai River Water Conservancy Project Management Office， Nanjing Jiangsu 200001， China）
【Abstract】By analyzing the problems in the test of water level-discharge relationship curve， this paper re-calibrates the water level-discharge relationship curve using the test data of Qinhuai Xinhe Pumping Station in 2018， and applies it to flood information and hydrological data compilation.
【Key words】Analysis of water level; discharge curve data; Qinhuai Xinhe Pumping Station
0 概述
秦淮新河閘站樞紐工程位于南京市雨花臺經濟開發區天后村秦淮新河入江口處，距江口1.85km、距河定橋14.95km，樞紐工程包括節制閘、抽水站、魚道及船閘各一座，它與武定門樞紐工程均為秦淮河流域的兩個主要控制工程，共同擔負著流域2631km2范圍內的防洪、排澇、灌溉、沖污、航運、生態水環境等功能。
秦淮新河抽水站位于節制閘南側，于1982年建成，為灌排兩用泵站。2002年12月進行加固改造。改造后安裝1700ZWSQ10-2.5型臥式軸流泵、Y500-6/630kW異步電機，設計揚程：灌溉2.5m、排澇2.0m，總裝機容量3150kW，設計流量50m3/s，葉片角調節范圍為-6°～+4°。為了滿足生產生活用水及秦淮河生態水環境改善需要，需不斷的完善抽水站水位流量關系曲線，更好地為抽水站的運行管理提供有力的技術支撐。
1 秦淮新河泵站現用的水位流量關系公式
根據中華人民共和國行業標準SL537-2011《水工建筑物與堰槽測流規范》規定，低揚程抽水站的流量計算公式為：Q=ηkNse-εh（1）
式中：Q——流量，m3/s;
ηk——抽水效能系數，相當于揚程為零時的每kw電功率抽水量;
ε——抽水效能隨揚程增加而遞減的系數;
h——揚程，m;
e——自然對數底;
Ns——總電功率，kw。
上式適用于凈揚程0-6 m的范圍，揚程為負值也有效。式中Q、Ns、h可通過實測而得，ηk和ε則需通過實測資料來率定。
抽水站根據2003年、2005年-2009年和2012年泵站實測抽水站流量資料，點繪h-ln（Q/Ns）關系圖，并定出一條關系線，該線為單一線，解直線方程得兩系數為：ηk=0.0376;ε=0.246則秦淮新河抽水站抽水流量（正向）的計算公式是：Q=0.0376×Ns×e-0.246h。
根據2005年10次實測流量資料，點繪h-ln（Q/Ns）關系圖，并定出一條關系線，該線為單一線，解直線方程得兩系數為：ηk = 0.047;ε = 0.398，則秦淮新河抽水站抽水流量（反向）的計算公式是：Q=0.047×Ns×e-0.398h，并一直延用。
2 水位流量關系曲線檢驗及數據分析
為進一步落實河長制工作，確保秦淮河七橋甕、秦淮新河閘兩個國考的斷面水質，秦淮河水利工程管理處探索建立秦淮河引調水常態化機制，通過延長工程運行時間、根據水位水質變化實時調節泵站機組運行數量、閘門開高及孔數，優化運行方案等措施，增加秦淮新河、秦淮河干流水體流動動力，確保秦淮河日常水質、水位要求。2018年全年秦淮新河泵站運用時間達到了242天，超過2017年運行時間1倍以上。為滿足水資源的精準調度，水文站根據要求強化了對秦淮新河泵站的測驗次數，以保證現行的泵站水位流量關系計算公式的精確，全年在泵站運行的各個水位級下，按照ADCP流量測驗規范要求，共進行秦淮新河泵站（正向）流量測驗23次。檢查測驗數據中測驗參數設置是否符合要求、單次測驗數據是否在允許誤差范圍內等，兩測次因每半測回流量值與測次平均值的偏差超過允許范圍和測驗數據中有斷層的原因不能采用，只有21個測次的測驗成果滿足要求，對現有的泵站水位流量關系公式進行檢驗。根據21個測次的測驗時間長的中間時間，對應摘錄上下游水位和計算電功率所用的機組運行的電流、電壓等數據，錄入流量系數計算表進行計算。在計算表中我們算得的水位差（揚程）數值涵蓋了0.16-4.00米，能夠反映出泵站在各個水位級下的真實運行情況，但是在偏離值（（Q實-Q計）/Q計）的計算中，我們發現所有的偏離值均為負數，這說明本次測點發生了整體偏移，均在水位流量關系曲線下方，顯然是無法通過后續的關系曲線符號檢驗、適線檢驗和偏離檢驗的，也就是說現行的秦淮新河泵站（正向）水位流量關系曲線公式已經不能運用于2018年的流量計算，必須重新定線，已滿足2018年的流量測驗的實際情況。 對產生這一現象的原因進行分析。
首先是數據實測值，ADCP儀器在17年剛剛進行過維修校驗，儀器準確;查看測驗數據，每個測次的結果及系統誤差等都是符合要求的，對此實測值是滿足精度要求。
其次是水位流量關系曲線公式中的關鍵因素，即水位和功率兩個主因素。水位采用遙測數據，按照測驗時間摘錄水位，且測驗這段時間的遙測水位過程線處于正常現象，并經過多人校核的，這說明在水位數據摘錄是準確。與功率相關的是電流、電壓，采用的泵站運行記錄中的數據，也進行了人工校核。
經調查：隨著開機時間的增多和安全運行的標準提高，現在的運行記錄中的記錄的電流電壓采用的是微機保護中的數據，采集精度更高;而原來采用的數據為現地柜上的表計數據，雖然都是采集的電流、電壓，但是兩者的取值是不一樣的。微機保護中采集的機組電流電壓計算的電功率包含有有功功率和無功功率，而現地柜上的表計采集的電流電壓計算的電功率是直接作用于電機做功的（即有功功率），這就使得我們用于檢驗曲線的電功率整體偏大了，按照曲線公式肯定計算出來的流量比實際流量大。由于電功率的取值發生了變化，那么現行使用的水位流量關系曲線公式中的抽水效能系數和ε抽水效能隨揚程增加而遞減的系數這兩個因子就應該發生變化，所以我們需對水位流量關系曲線進行重新定線和檢驗。
3 水位流量關系曲線定線及檢驗
根據上面的分析結果，我們可以看出由于電功率取值的不同，2018年的測驗數據已經不能檢驗現行的秦淮新河泵站（正向）水位流量關系曲線，且不能與往年數據進行綜合定線，所以我們只能采用2018年的測驗數據進行單獨定線。我們根據2018年實測的21個測驗數據，計算出Q/Ns的值，通過excel的圖表功能點繪h-ln（Q/Ns）關系圖，并添加一條指數關系趨勢線，該線為單一線，通過其中的顯示公式功能我們就能獲得兩個系數：ηk=0.031;ε=0.24。將率定的效能系數和遞減系數代入（1）式，則秦淮新河抽水站抽水流量（正向）的計算公式是：Q=0.031×Ns×e-0.24h。
將新定的水位流量關系曲線公式帶入秦淮新河抽水站流量系數計算表，計算流量和偏離值等數據用于三項檢驗。
根據水文資料整編規范的要求，我們對新定的線進行了三項檢驗
?。?）符號檢驗：
（2）適線檢驗：
k>0.5×（n-1）不作檢驗 合理
?。?）偏離數值檢驗
|t|=|P|× =0.15× =0.84
合理
（4）標準差計算
Se= = =6.67%
新定水位流量關系公式均通過三項檢驗。
4 結束語
本文通過分析在水位流量關系曲線檢驗中出現的問題，采用2018年秦淮新河抽水站測驗數據，對水位流量關系曲線進行了重新率定，應用到水情報汛和水文資料整編中。但在以后的工作中，應注意以下幾點：
?。?）抽水站測流誤差包括水位觀測誤差，電功率查讀誤差，效率誤差等，在以后的測驗工作中，應把觀測誤差控制在盡可能小的限度內，對系統誤差，必須嚴格控制，同時在曲線校驗中要保證前后取值一致。
?。?）今后要對抽水站運行時各個水位級增加測驗次數，檢驗和完善新定的水位流量關系曲線，使水位流量關系曲線公式更加精確，從而更好地為水情測報工作服務。
（3）因為秦淮新河抽水站反向開機的機會很少，在今后的流量測驗過程中，應抓住機會測流，檢驗水位流量關系曲線，以保證水情測報和資料整編的精度。
【參考文獻】
[1]SL537-2011《水工建筑物與堰槽測流規范》[S].
[2]SL337-2006《聲學多普勒流量測驗規范》[S].
[3]SL247-1999《水文資料整編規范》[S].
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