流態觀測

流態觀測是指對泄水建築物過水時水流形態的觀測。流態觀測的目的是掌握泄水建築物上下游水流情況及消能設施的工作狀態，以便正確地運用泄水建築物，避免發生不利的水流情況，保證建築物的安全運行；同時也為工程的改建加固、設計和科研提供資料。

基本介紹

• 中文名：流態觀測
• 外文名：observation of flow pattern  
• 學科：水利工程
• 領域：改建加固、設計和科研
• 釋義：對泄水建築物過水時水流形態觀測
• 目的：掌握泄水建築物上下游水工作狀態

簡介

流態觀測是指對泄水建築物過水時水流形態的觀測。流態觀測的目的是掌握泄水建築物上下游水流情況及消能設施的工作狀態，以便正確地運用泄水建築物，避免發生不利的水流情況，保證建築物的安全運行;同時也為工程的改建加固、設計和科研提供資料。

流態觀測的分類

流態觀測包括水流平面形態觀測、水面線觀測、水躍觀測、挑射水流觀測、水流對下遊河道影響觀測等。

水流平面形態觀測

觀測範圍從建築物起向上、下游各至水流正常處。觀測內容：泄水建築物上、下游的水流流向、平面回流流態，局部旋渦、折衝水流、水花翻湧，衝擊波（由於邊界變化而產生的一種波，常常發生在流速較高的泄水道或明渠彎道上）及水流分布等。觀測方法有目測法、攝影法、工程測量法。在目測時，要預先繪製觀測範圍內的建築物和上、下游的河道平面圖，將所觀測到的平面形態隨時描繪在平面圖上，並加必要的文字說明。在攝影或錄像時，要選擇水流表面有代表性的部位，並應將設定在建築物上的標誌一起攝入。對於一些大型工程，目測及攝影都不能滿足要求時，可採用工程測量方法觀測。

水面線觀測

觀測範圍與水流平面形態觀測相同。水面線觀測的目的是及時分析研究建築物上、下游邊牆的高度是否恰當，水面波動的大小是否影響發電或通航等。觀測的方法有水尺法、活動測錘法及波高儀電測法。

①水尺法是在觀測範圍內，沿水流方向設一系列水尺，經觀測繪製成完整的水面線。

②活動測錘法用於水面較寬或側牆上無法繪製水尺的建築物。在要測取的水面線範圍內設定橫跨水面的鋼樑或繩索，使用測錘進行觀測。

③波高儀（又稱液面儀）電測法是在要觀測的水面處設立金屬桿，在桿上固定電容式或電阻式感應器，用儀器自動記錄水面變化，這種方法最為準確。

水躍觀測

多採用方格坐標法觀測，即在發生水躍範圍的兩岸側牆上，繪製方格坐標。繪製格線時，應由消能工的起點開始，向下游每隔1m繪1條縱線，由消力池底板開始，向上按高程每隔1m繪1條橫線。在水面波動大的部位，縱線刻劃至0.1m，橫線刻劃至0.5m。水躍觀測要在閘門開啟穩定以後再進行，以免發生誤差。

挑射水流觀測

對挑流鼻坎消能工後發生的水流的觀測。觀測的內容包括挑射水流形態、挑流的最高點、水舌的內緣和外緣的落水點、尾水波動及下游的霧化區等。挑射水流觀測通常是拍攝照片;或在兩岸建築物上的適當地點，用經緯儀交會挑射水流表面的測點，定出挑射水流的水面線形態，然後用目測定出水舌內、外緣的落水點位置，調查測量下游霧化範圍。

水流對下遊河道影響觀測

觀測內容包括下泄水流對下遊河床、岸邊的沖刷程度，沖刷坑的位置、深度等。一般在工程竣工以後就先對下遊河床及岸邊進行一次測量，每次泄水以後進行複測。將測量結果對照，以了解沖刷坑的發展情況。待基本穩定後，可以3年~5年測量1次。特大洪水後要加測。測量一般採用測錘或花桿，在船上進行，也可採用超音波水下地形儀量測，20世紀末期引進的水下地形儀具有較高的準確度。

觀測資料整理

①現場整理，即在觀測時隨時注意影響水流的邊界條件、發生各種水流現象的原因、可能產生不利因素的預測，根據現場現象提出改善意見，避免不利水流的惡化和導致不良後果。

②定期整理，將歷次泄水觀測資料按規定的格式記錄好，每季度或每年將數次泄水觀測資料統一整理，繪出圖表，寫出說明。

發展概況

中國自20世紀50年代開始到60年代中期，先後在許多大中型工程上進行過水流形態觀測，如梅山水庫、陡河水庫、修文水電站、豐滿水電站、新豐江水電站等都進行過多次的觀測，取得了極其寶貴的資料。20世紀末，一些大型樞紐如烏江渡水電站、劉家峽水電站、鳳灘水電站、葛洲壩水利樞紐、岩灘水電站、白山水電站、二灘水電站及小浪底水利樞紐等工程的流態觀測，在觀測手段或內容方面都達到了世界先進水平。

根據這些資料提出了改善工程管理運用的措施，保證了工程的安全運行，同時也驗證了室內試驗的成果。隨著觀測項目不斷增加，中國在觀測儀器方面也不斷改進，自動記錄的電測儀器越來越多。世界其他國家對大型工程的水流形態觀測也比較重視，如20世紀50年代蘇聯的古比雪夫水電站、伏爾加格勒水電站以及後來的布拉茨克水電站，70年代到90年代日本的新城羽水電站、西班牙的阿爾門德拉溢洪道、美國的莫西洛克拱壩、巴西的伊泰普水電站等工程，都進行過較為完善的水流形態觀測。