2018年秦淮新河泵站测验数据分析
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【摘 要】本论文通过分析在水位流量关系曲线检验中出现的问题，采用2018年秦淮新河泵站测验数据，对水位流量关系曲线进行了重新率定，应用到水情报汛和水文资料整编中。
【关键词】秦淮新河泵站;水位流量关系曲线;数据分析
中图分类号： TP273;TP18 文献标识码： A 文章编号： 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
（Jiangsu 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
秦淮新河闸站枢纽工程位于南京市雨花台经济开发区天后村秦淮新河入江口处，距江口1.85km、距河定桥14.95km，枢纽工程包括节制闸、抽水站、鱼道及船闸各一座，它与武定门枢纽工程均为秦淮河流域的两个主要控制工程，共同担负着流域2631km2范围内的防洪、排涝、灌溉、冲污、航运、生态水环境等功能。
秦淮新河抽水站位于节制闸南侧，于1982年建成，为灌排两用泵站。2002年12月进行加固改造。改造后安装1700ZWSQ10-2.5型卧式轴流泵、Y500-6/630kW异步电机，设计扬程：灌溉2.5m、排涝2.0m，总装机容量3150kW，设计流量50m3/s，叶片角调节范围为-6°～+4°。为了满足生产生活用水及秦淮河生态水环境改善需要，需不断的完善抽水站水位流量关系曲线，更好地为抽水站的运行管理提供有力的技术支撑。
1 秦淮新河泵站现用的水位流量关系公式
根据中华人民共和国行业标准SL537-2011《水工建筑物与堰槽测流规范》规定，低扬程抽水站的流量计算公式为：Q=ηkNse-εh（1）
式中：Q——流量，m3/s;
ηk——抽水效能系数，相当于扬程为零时的每kw电功率抽水量;
ε——抽水效能随扬程增加而递减的系数;
h——扬程，m;
e——自然对数底;
Ns——总电功率，kw。
上式适用于净扬程0-6 m的范围，扬程为负值也有效。式中Q、Ns、h可通过实测而得，ηk和ε则需通过实测资料来率定。
抽水站根据2003年、2005年-2009年和2012年泵站实测抽水站流量资料，点绘h-ln（Q/Ns）关系图，并定出一条关系线，该线为单一线，解直线方程得两系数为：ηk=0.0376;ε=0.246则秦淮新河抽水站抽水流量（正向）的计算公式是：Q=0.0376×Ns×e-0.246h。
根据2005年10次实测流量资料，点绘h-ln（Q/Ns）关系图，并定出一条关系线，该线为单一线，解直线方程得两系数为：ηk = 0.047;ε = 0.398，则秦淮新河抽水站抽水流量（反向）的计算公式是：Q=0.047×Ns×e-0.398h，并一直延用。
2 水位流量关系曲线检验及数据分析
为进一步落实河长制工作，确保秦淮河七桥瓮、秦淮新河闸两个国考的断面水质，秦淮河水利工程管理处探索建立秦淮河引调水常态化机制，通过延长工程运行时间、根据水位水质变化实时调节泵站机组运行数量、闸门开高及孔数，优化运行方案等措施，增加秦淮新河、秦淮河干流水体流动动力，确保秦淮河日常水质、水位要求。2018年全年秦淮新河泵站运用时间达到了242天，超过2017年运行时间1倍以上。为满足水资源的精准调度，水文站根据要求强化了对秦淮新河泵站的测验次数，以保证现行的泵站水位流量关系计算公式的精确，全年在泵站运行的各个水位级下，按照ADCP流量测验规范要求，共进行秦淮新河泵站（正向）流量测验23次。检查测验数据中测验参数设置是否符合要求、单次测验数据是否在允许误差范围内等，两测次因每半测回流量值与测次平均值的偏差超过允许范围和测验数据中有断层的原因不能采用，只有21个测次的测验成果满足要求，对现有的泵站水位流量关系公式进行检验。根据21个测次的测验时间长的中间时间，对应摘录上下游水位和计算电功率所用的机组运行的电流、电压等数据，录入流量系数计算表进行计算。在计算表中我们算得的水位差（扬程）数值涵盖了0.16-4.00米，能够反映出泵站在各个水位级下的真实运行情况，但是在偏离值（（Q实-Q计）/Q计）的计算中，我们发现所有的偏离值均为负数，这说明本次测点发生了整体偏移，均在水位流量關系曲线下方，显然是无法通过后续的关系曲线符号检验、适线检验和偏离检验的，也就是说现行的秦淮新河泵站（正向）水位流量关系曲线公式已经不能运用于2018年的流量计算，必须重新定线，已满足2018年的流量测验的实际情况。 对产生这一现象的原因进行分析。
首先是数据实测值，ADCP仪器在17年刚刚进行过维修校验，仪器准确;查看测验数据，每个测次的结果及系统误差等都是符合要求的，对此实测值是满足精度要求。
其次是水位流量关系曲线公式中的关键因素，即水位和功率两个主因素。水位采用遥测数据，按照测验时间摘录水位，且测验这段时间的遥测水位过程线处于正常现象，并经过多人校核的，这说明在水位数据摘录是准确。与功率相关的是电流、电压，采用的泵站运行记录中的数据，也进行了人工校核。
经调查：随着开机时间的增多和安全运行的标准提高，现在的运行记录中的记录的电流电压采用的是微机保护中的数据，采集精度更高;而原来采用的数据为现地柜上的表计数据，虽然都是采集的电流、电压，但是两者的取值是不一样的。微机保护中采集的机组电流电压计算的电功率包含有有功功率和无功功率，而现地柜上的表计采集的电流电压计算的电功率是直接作用于电机做功的（即有功功率），这就使得我们用于检验曲线的电功率整体偏大了，按照曲线公式肯定计算出来的流量比实际流量大。由于电功率的取值发生了变化，那么现行使用的水位流量关系曲线公式中的抽水效能系数和ε抽水效能随扬程增加而递减的系數这两个因子就应该发生变化，所以我们需对水位流量关系曲线进行重新定线和检验。
3 水位流量关系曲线定线及检验
根据上面的分析结果，我们可以看出由于电功率取值的不同，2018年的测验数据已经不能检验现行的秦淮新河泵站（正向）水位流量关系曲线，且不能与往年数据进行综合定线，所以我们只能采用2018年的测验数据进行单独定线。我们根据2018年实测的21个测验数据，计算出Q/Ns的值，通过excel的图表功能点绘h-ln（Q/Ns）关系图，并添加一条指数关系趋势线，该线为单一线，通过其中的显示公式功能我们就能获得两个系数：ηk=0.031;ε=0.24。将率定的效能系数和递减系数代入（1）式，则秦淮新河抽水站抽水流量（正向）的计算公式是：Q=0.031×Ns×e-0.24h。
将新定的水位流量关系曲线公式带入秦淮新河抽水站流量系数计算表，计算流量和偏离值等数据用于三项检验。
根据水文资料整编规范的要求，我们对新定的线进行了三项检验
（1）符号检验：
（2）适线检验：
k>0.5×（n-1）不作检验 合理
（3）偏离数值检验
|t|=|P|× =0.15× =0.84
合理
（4）标准差计算
Se= = =6.67%
新定水位流量关系公式均通过三项检验。
4 结束语
本文通过分析在水位流量关系曲线检验中出现的问题，采用2018年秦淮新河抽水站测验数据，对水位流量关系曲线进行了重新率定，应用到水情报汛和水文资料整编中。但在以后的工作中，应注意以下几点：
（1）抽水站测流误差包括水位观测误差，电功率查读误差，效率误差等，在以后的测验工作中，应把观测误差控制在尽可能小的限度内，对系统误差，必须严格控制，同时在曲线校验中要保证前后取值一致。
（2）今后要对抽水站运行时各个水位级增加测验次数，检验和完善新定的水位流量关系曲线，使水位流量关系曲线公式更加精确，从而更好地为水情测报工作服务。
（3）因为秦淮新河抽水站反向开机的机会很少，在今后的流量测验过程中，应抓住机会测流，检验水位流量关系曲线，以保证水情测报和资料整编的精度。
【参考文献】
[1]SL537-2011《水工建筑物与堰槽测流规范》[S].
[2]SL337-2006《声学多普勒流量测验规范》[S].
[3]SL247-1999《水文资料整编规范》[S].
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