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摘要：水流量在线监测是水资源综合利用，优化配置及管理的重要技术措施，本文分析水资源流量实时在线监测系统在滁河襄河口闸的应用，对提升滁河流域水资源管理手段、提高用水效率，保障滁河流域水安全、水生态及经济社会可持续发展发挥了重要作用。
关键词：滁河；水流量；在线监测；信息化
襄河口闸是滁河流域水资源管理的关键节点，实现襄河口闸实时在线流量监测，可实时掌握可用水资源，为调配县市级流域水量，分配“水权”提供依据；可为滁河流域防汛防台风和改善水生态环境提供决策服务，保障滁河流域水安全、水生态及经济社会可持续发展。
1、工程概况
滁河流域位于江淮之间东部，系长江下游左岸一级支流，发源于肥东县丘陵山区，沿途流经合肥市、马鞍山市、滁州市和江苏省南京市，于江苏省六合区大河口汇入长江。滁河干流全长269km，其中安徽省境内长197km，江苏省境内长116km（44km河段为两省界河）。 滁河流域面积8015km2，其中安徽省境内6250km2，占78%。汇流面积：古河以上1621km2；赤镇以上2510 km2；襄河口闸以上3492 km2；汊河集以上6104 km2；大河口以上8015 km2。
襄河口闸位于滁河中游安徽省全椒县十字镇（陈浅）汊河行政村与和县石杨镇（绰庙）新桥行政村交界处，包括节制闸、船闸各一座，1970年10月动工兴建，1974年竣工。襄河口节制闸现状7孔，孔宽5.0m，闸底高程3.3m，设计流量700m3/s，对应闸上水位9.20m、闸下6.50m。闸上警戒水位11.00m、保证水位13.50m。建闸以来出现最高水位是2015年6月28日 14.39M，最大流量是1991年6月14日1300 m3/s。襄河口船闸为VI级通航标准（100吨级），闸室长100m，净宽10m，底板高程3.5m。
襄河口闸是控制驷马山工程防洪、灌溉、航运及生态的综合利用工程，在滁河水资源管理中有着重要作用，可分泄滁河上中游洪水，可放水灌溉滁州市全椒、来安、南谯区等地，可保障滁河的通航，亦可为滁河下游生态补水，被视为滁河流域水情的风向标。
2、系统功能
通过对滁河襄河口闸安装实时流量在线监测系统能实现以下主要功能：
（1）能对襄河口闸断面流速、流量、流向、水位等进行24小时连续在线监测。
（2）能根据实时采集的流速、水位，计算断面流量。
（3）能实现水量数据采集、流量计算、存储、传输的功能。
（4）可人工设定和修改断面平均流速关系线。
（5）能将采集的水位、流速、流量和测站状态信息通过通讯网络传输到接收中心，供防汛抗旱决策 。
3、系统结构
该系统监测点布置在襄河口闸下游测流断面，通过流速传感器、雷达水位计采集的水位、流速及设备状态等信息，并通过 GPRS/GSM 网向信息中心数据库服务器发送，信息中心服务器将传输来的数据进行校验解码，利用流量计算模型得到相应流量，再将计算的流量数据和上传的流速、水位、设备状态等数据存入数据库。用户通过访问省水资源监控网可以实现水位、流量等数据的实时查询和展示。系统结构如下图。
4、技术原理
该系统采用能坡法测流系统原理。能坡法是以曼宁公式为基础，借助水力学实验方法，从矩形、三角形断面入手，寻求垂线流速与断面平均流速的关系，建立与曼宁公式具有相同结构形式的垂线流速公式；改天然河道中综合糙率为分解糙率；并以二条实测垂线流速为已知条件反求能坡（水流能量坡度）参数，代替曼宁公式中比降与糙率的比值关系，从而使成果精度显著提高，并借助等效流量原理，解决多种非恒定、非均匀流条件下流量计量问题。在计算垂线流速的过程中，不规则断面可得到相应的处理，将需要计算流速的垂线置于水深等于该垂线水深、水面宽等于相应水位下水面宽的虚拟矩形、三角形断面中，分别求出垂线在两种虚拟断面中的流速，根据两虚拟断面中平均流速之差与夹在两虚拟断面中的不过水部分的面积占两种虚拟断面面积差的比重，用“比例分成法”求出垂线的实际流速，然后以所求得的各垂线流速，用“流速-面积法”计算流量方法求出全断面流量。
5、设备组成
5.1水下设备。包括流速传感器和水下支撑系统，水下线缆系统。根据断面特性和二线能坡对仪器相对断面位置的要求，拟定两台水下传感器安装在断面起点距分别为 10 米、30 米处河底。在仪器安装位置河床底部打入 2-3 米的深桩，用于水下支撑系统的固定，再组装水平支臂（长度根据正常水位的实际水深确定），通过自动沉浮系统与流速传感器水平支臂相连接一沉浮装置。通过岸上充气机进行充气和抽气，该装置能够带动流速传感器自动沉浮，以便仪器检修维护。水下线缆沿断面线在河底固定从左岸上岸后，进入岸上仪表箱。能坡法流量自动监测断面安装位置设计图见图二。
5.2岸上设备。包括流速传感器岸上仪表、雷达水位计、太阳能
板、蓄电池、防雷模块、电源等，这些仪器均安装在岸上站房内。流量监测设备，岸上设备安装固定在站房内；水下线缆上岸后、太阳能线、接地线通过穿墙孔一并进入站房内部，接入设备箱。水位监测设备，安装在监测断面附近，采用 1 根长 4m 的镀锌立杆、一根 3m横杆，雷达水位计安装在立杆上，水位计线缆接入室内设备箱中。
5.3传输模块。水下流速设备ADCP及雷达水位计通过电缆传输数据至RTU模块，再将水位、流速、设备状态等各类参数通过GPRS传输模块（DTU）实时传输至信息管理中心，便于信息监控。
6、在线平台
在线流量信息查询系统采用 B/S 方式，以网页的形式查询流量信息以及相关 的设备运行状态信息，该系统具有水量计算功能，可以计算任一时段的断面过水量，同时具有一定的数据管理功能，对于异常数据能够报警。见图三。
本系统是一个综合分析应用系统，具体内容包含：
6.1系统分布图。实时数据监测、站点定位、区域定位、实时数据表、故障站点统计、地图切换、全图、图片导出、图层控制、图例、站点水位流量过程线等功能。主界面可以观看前6天至当前水位、流量过程线，设备运行状态 及当前水位流量值。流量过程线上的红色线，水位是蓝色线，可以方便用户及时了解查询相关数据，且可以图、表形式显示。
6.2数据查询。输入测站的站点名称或测站编码（支持单站）以及开始时间和结束时间，然后点击查询按钮即可统计该站的日、旬、月、年的取水量，以圖表的方式展示。也可以查看该站的站点信息。
6.3报表统计。输入测站的站点名称或测站编码（支持多站），然后点击查询即可统计该站的日、旬、月、年的取水量统计；以表格的形式展示。
6.4基础信息管理。点击新增按钮，可以添加站点信息。表格数据可以导出到EXCLE，下载模板，然后导入EXCLE。也可通过承建商的名称或站点名（编码）进行查询检索。
6.5系统设置。用户管理、角色管理、部门管理、通讯录、日志管理、问题反馈。
作者简介：
单家群，男，1980年12月出生，现任安徽省驷马山引江工程管理处水政水资源科科长，多年以来一直从事水利水电工程、农田水利等专业工作，
关键词：滁河；水流量；在线监测；信息化
襄河口闸是滁河流域水资源管理的关键节点，实现襄河口闸实时在线流量监测，可实时掌握可用水资源，为调配县市级流域水量，分配“水权”提供依据；可为滁河流域防汛防台风和改善水生态环境提供决策服务，保障滁河流域水安全、水生态及经济社会可持续发展。
1、工程概况
滁河流域位于江淮之间东部，系长江下游左岸一级支流，发源于肥东县丘陵山区，沿途流经合肥市、马鞍山市、滁州市和江苏省南京市，于江苏省六合区大河口汇入长江。滁河干流全长269km，其中安徽省境内长197km，江苏省境内长116km（44km河段为两省界河）。 滁河流域面积8015km2，其中安徽省境内6250km2，占78%。汇流面积：古河以上1621km2；赤镇以上2510 km2；襄河口闸以上3492 km2；汊河集以上6104 km2；大河口以上8015 km2。
襄河口闸位于滁河中游安徽省全椒县十字镇（陈浅）汊河行政村与和县石杨镇（绰庙）新桥行政村交界处，包括节制闸、船闸各一座，1970年10月动工兴建，1974年竣工。襄河口节制闸现状7孔，孔宽5.0m，闸底高程3.3m，设计流量700m3/s，对应闸上水位9.20m、闸下6.50m。闸上警戒水位11.00m、保证水位13.50m。建闸以来出现最高水位是2015年6月28日 14.39M，最大流量是1991年6月14日1300 m3/s。襄河口船闸为VI级通航标准（100吨级），闸室长100m，净宽10m，底板高程3.5m。
襄河口闸是控制驷马山工程防洪、灌溉、航运及生态的综合利用工程，在滁河水资源管理中有着重要作用，可分泄滁河上中游洪水，可放水灌溉滁州市全椒、来安、南谯区等地，可保障滁河的通航，亦可为滁河下游生态补水，被视为滁河流域水情的风向标。
2、系统功能
通过对滁河襄河口闸安装实时流量在线监测系统能实现以下主要功能：
（1）能对襄河口闸断面流速、流量、流向、水位等进行24小时连续在线监测。
（2）能根据实时采集的流速、水位，计算断面流量。
（3）能实现水量数据采集、流量计算、存储、传输的功能。
（4）可人工设定和修改断面平均流速关系线。
（5）能将采集的水位、流速、流量和测站状态信息通过通讯网络传输到接收中心，供防汛抗旱决策 。
3、系统结构
该系统监测点布置在襄河口闸下游测流断面，通过流速传感器、雷达水位计采集的水位、流速及设备状态等信息，并通过 GPRS/GSM 网向信息中心数据库服务器发送，信息中心服务器将传输来的数据进行校验解码，利用流量计算模型得到相应流量，再将计算的流量数据和上传的流速、水位、设备状态等数据存入数据库。用户通过访问省水资源监控网可以实现水位、流量等数据的实时查询和展示。系统结构如下图。
4、技术原理
该系统采用能坡法测流系统原理。能坡法是以曼宁公式为基础，借助水力学实验方法，从矩形、三角形断面入手，寻求垂线流速与断面平均流速的关系，建立与曼宁公式具有相同结构形式的垂线流速公式；改天然河道中综合糙率为分解糙率；并以二条实测垂线流速为已知条件反求能坡（水流能量坡度）参数，代替曼宁公式中比降与糙率的比值关系，从而使成果精度显著提高，并借助等效流量原理，解决多种非恒定、非均匀流条件下流量计量问题。在计算垂线流速的过程中，不规则断面可得到相应的处理，将需要计算流速的垂线置于水深等于该垂线水深、水面宽等于相应水位下水面宽的虚拟矩形、三角形断面中，分别求出垂线在两种虚拟断面中的流速，根据两虚拟断面中平均流速之差与夹在两虚拟断面中的不过水部分的面积占两种虚拟断面面积差的比重，用“比例分成法”求出垂线的实际流速，然后以所求得的各垂线流速，用“流速-面积法”计算流量方法求出全断面流量。
5、设备组成
5.1水下设备。包括流速传感器和水下支撑系统，水下线缆系统。根据断面特性和二线能坡对仪器相对断面位置的要求，拟定两台水下传感器安装在断面起点距分别为 10 米、30 米处河底。在仪器安装位置河床底部打入 2-3 米的深桩，用于水下支撑系统的固定，再组装水平支臂（长度根据正常水位的实际水深确定），通过自动沉浮系统与流速传感器水平支臂相连接一沉浮装置。通过岸上充气机进行充气和抽气，该装置能够带动流速传感器自动沉浮，以便仪器检修维护。水下线缆沿断面线在河底固定从左岸上岸后，进入岸上仪表箱。能坡法流量自动监测断面安装位置设计图见图二。
5.2岸上设备。包括流速传感器岸上仪表、雷达水位计、太阳能
板、蓄电池、防雷模块、电源等，这些仪器均安装在岸上站房内。流量监测设备，岸上设备安装固定在站房内；水下线缆上岸后、太阳能线、接地线通过穿墙孔一并进入站房内部，接入设备箱。水位监测设备，安装在监测断面附近，采用 1 根长 4m 的镀锌立杆、一根 3m横杆，雷达水位计安装在立杆上，水位计线缆接入室内设备箱中。
5.3传输模块。水下流速设备ADCP及雷达水位计通过电缆传输数据至RTU模块，再将水位、流速、设备状态等各类参数通过GPRS传输模块（DTU）实时传输至信息管理中心，便于信息监控。
6、在线平台
在线流量信息查询系统采用 B/S 方式，以网页的形式查询流量信息以及相关 的设备运行状态信息，该系统具有水量计算功能，可以计算任一时段的断面过水量，同时具有一定的数据管理功能，对于异常数据能够报警。见图三。
本系统是一个综合分析应用系统，具体内容包含：
6.1系统分布图。实时数据监测、站点定位、区域定位、实时数据表、故障站点统计、地图切换、全图、图片导出、图层控制、图例、站点水位流量过程线等功能。主界面可以观看前6天至当前水位、流量过程线，设备运行状态 及当前水位流量值。流量过程线上的红色线，水位是蓝色线，可以方便用户及时了解查询相关数据，且可以图、表形式显示。
6.2数据查询。输入测站的站点名称或测站编码（支持单站）以及开始时间和结束时间，然后点击查询按钮即可统计该站的日、旬、月、年的取水量，以圖表的方式展示。也可以查看该站的站点信息。
6.3报表统计。输入测站的站点名称或测站编码（支持多站），然后点击查询即可统计该站的日、旬、月、年的取水量统计；以表格的形式展示。
6.4基础信息管理。点击新增按钮，可以添加站点信息。表格数据可以导出到EXCLE，下载模板，然后导入EXCLE。也可通过承建商的名称或站点名（编码）进行查询检索。
6.5系统设置。用户管理、角色管理、部门管理、通讯录、日志管理、问题反馈。
作者简介：
单家群，男，1980年12月出生，现任安徽省驷马山引江工程管理处水政水资源科科长，多年以来一直从事水利水电工程、农田水利等专业工作，