張錦輝

摘要在懸移質(zhì)輸沙率與流量異步施測(cè)法基本原理分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)河流特性建立了多年綜合及相鄰流量測(cè)次累積面積百分?jǐn)?shù)與累積流量百分?jǐn)?shù)相關(guān)曲線(xiàn)法不同的部分流量權(quán)重系數(shù)借用方案。經(jīng)實(shí)測(cè)資料檢驗(yàn)，輸沙率與流量異步施測(cè)法的計(jì)算誤差符合《河流懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)規(guī)范》精度要求，能滿(mǎn)足懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)的需求。

關(guān)鍵詞輸沙率與泥沙測(cè)驗(yàn)；異步施測(cè)；榆樹(shù)溝水文站

中圖分類(lèi)號(hào)K928.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 1007-5739（2009）06-0289-01

1問(wèn)題的提出

河流懸移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)的主要目的是為了比較精確地確定斷面平均含沙量，以滿(mǎn)足在河流測(cè)驗(yàn)斷面處測(cè)定不同時(shí)段不同粒徑范圍的懸移質(zhì)輸沙量及其特征值。目前懸移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)方法可分為同時(shí)測(cè)流與不同時(shí)測(cè)流兩大類(lèi)。

與流量同時(shí)施測(cè)是我國(guó)多年來(lái)一直沿用的傳統(tǒng)的懸移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)方式，這種測(cè)驗(yàn)方法不僅工作量大，而且在測(cè)驗(yàn)期間，常因測(cè)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)、水位變化大，而影響單次測(cè)驗(yàn)成果的代表性。特別是對(duì)于干旱區(qū)的山溪性河流，暴雨洪水陡漲陡落，水位變化十分急劇，傳統(tǒng)的輸沙率測(cè)驗(yàn)十分困難。

懸移質(zhì)輸沙率與流量異步施測(cè)法是依據(jù)部分流量加權(quán)原理，不需要同時(shí)測(cè)流，而直接通過(guò)測(cè)點(diǎn)含沙量、借用測(cè)點(diǎn)位置流速權(quán)重系數(shù)及部分流量權(quán)重系數(shù)，計(jì)算斷面平均含沙量[1]。該方法不僅可大幅度縮短測(cè)驗(yàn)時(shí)間，減少測(cè)驗(yàn)工作量，提高單次測(cè)驗(yàn)成果的代表性，而且能保證一定的測(cè)驗(yàn)精度以滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，從而為適應(yīng)水文體制改革、開(kāi)展泥沙巡測(cè)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2輸沙率與流量異步施測(cè)法原理分析

根據(jù)懸移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)?zāi)康募啊逗恿鲬乙瀑|(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)規(guī)范》要求，懸移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)必須符合部分流量加權(quán)原測(cè)點(diǎn)數(shù)；v為測(cè)點(diǎn)流速；qi為第i部分流量；Q為斷面流量；Ki為第i部分流量權(quán)重系數(shù)；kj為測(cè)點(diǎn)位置權(quán)重系數(shù)（一、二、三點(diǎn)法：kj均取1；五點(diǎn)法：kj分別取1，3，3，2，1）；?濁j為測(cè)點(diǎn)位置流速權(quán)重系數(shù)。

測(cè)驗(yàn)斷面的穩(wěn)定性是影響部分流量權(quán)重系數(shù)借用方案建立及其精度的主要因素。筆者根據(jù)榆樹(shù)溝水文站河流斷面沖淤特性，建立不同的部分流量權(quán)重系數(shù)借用方案，并對(duì)所建立方案進(jìn)行檢驗(yàn)。

3.1多年綜合ΣAi/A~Σqi/Q相關(guān)曲線(xiàn)法

該方法主要適用于測(cè)驗(yàn)河段沖淤變化較小且累計(jì)面積百分?jǐn)?shù)與累計(jì)流量百分?jǐn)?shù)相關(guān)關(guān)系較穩(wěn)定的測(cè)站。以榆樹(shù)溝水文站為例。

3.1.1方案的建立。分析所用的資料系榆樹(shù)溝水文站1996~2005年實(shí)測(cè)流量及懸移質(zhì)輸沙率資料。首先，在每一年實(shí)測(cè)資料中選取分布各級(jí)流量的10次實(shí)測(cè)流量及懸移質(zhì)輸沙率資料，計(jì)算累計(jì)面積百分?jǐn)?shù)與累計(jì)流量百分?jǐn)?shù)，點(diǎn)繪相關(guān)關(guān)系圖，確定當(dāng)年的綜合相關(guān)線(xiàn)；其次，將各年綜合ΣAi/A~Σqi/Q相關(guān)線(xiàn)，點(diǎn)繪于同一張圖上，通過(guò)點(diǎn)群中心，確定多年綜合ΣAi/A~Σqi/Q相關(guān)線(xiàn)。

3.1.2方案的檢驗(yàn)。采用上述部分流量權(quán)重系數(shù)借用方案，對(duì)榆樹(shù)溝水文站1996~2005年所有105次實(shí)測(cè)輸沙率資料進(jìn)行重新計(jì)算。以原實(shí)測(cè)斷面平均含沙量為近似真值，對(duì)計(jì)算斷面平均含沙量進(jìn)行相關(guān)分析和誤差分析，經(jīng)分析統(tǒng)計(jì)，其相關(guān)系數(shù)為0.9 990，其最大絕對(duì)誤差為0.15，最大相對(duì)誤差為0.082，系統(tǒng)誤差為0.1，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為0.024，不確定度

為0.045，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差、系統(tǒng)誤差、不確定度均符合《規(guī)范》中的精度要求[2]。經(jīng)分析，說(shuō)明在榆樹(shù)溝水文站采用多年綜合流量測(cè)次ΣAi/A~Σqi/Q相關(guān)曲線(xiàn)法建立的部分流量權(quán)重系數(shù)借用方案是可行的。

3.2相鄰流量測(cè)次ΣAi/A~Σqi/Q相關(guān)曲線(xiàn)法

由于受斷面沖淤變化的影響，測(cè)驗(yàn)斷面沖淤變化較大的測(cè)站，累計(jì)面積百分?jǐn)?shù)與累計(jì)流量百分?jǐn)?shù)相關(guān)關(guān)系不太穩(wěn)定，故對(duì)于沖淤變化較大的測(cè)站，應(yīng)采用相鄰流量測(cè)次ΣAi/A~Σqi/Q相關(guān)曲線(xiàn)法，建立部分流量權(quán)重系數(shù)借用方案。以榆樹(shù)溝水文站為例。

3.2.1方案的建立。選擇與輸沙率測(cè)驗(yàn)相鄰的1~2次具有實(shí)測(cè)斷面資料的流量測(cè)次，計(jì)算累計(jì)面積百分?jǐn)?shù)與累計(jì)流量百分?jǐn)?shù)，并點(diǎn)繪相關(guān)關(guān)系圖，確定相關(guān)關(guān)系線(xiàn)，即可作為該次輸沙率測(cè)驗(yàn)的部分流量權(quán)重系數(shù)借用方案。此次分析用榆樹(shù)溝水文站1996~2005年實(shí)測(cè)資料，對(duì)10年間所有105次實(shí)測(cè)輸沙率資料，采用相鄰流量測(cè)次ΣAi/A~Σqi/Q相關(guān)曲線(xiàn)法，建立了部分流量權(quán)重系數(shù)借用方案重新計(jì)算。

3.2.2方案的檢驗(yàn)。以原實(shí)測(cè)斷面平均含沙量為近似真值，對(duì)計(jì)算斷面平均含沙量進(jìn)行相關(guān)分析和誤差分析，其相關(guān)系數(shù)為0.996 2，其最大絕對(duì)誤差為0.42，最大相對(duì)誤差為0.15，系統(tǒng)誤差為0.2，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為0.046，不確定度為0.085，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差、系統(tǒng)誤差、不確定度均符合《規(guī)范》中的精度要求，經(jīng)分析說(shuō)明在榆樹(shù)溝水文站，采用相鄰流量測(cè)次ΣAi/A~Σqi/Q相關(guān)曲線(xiàn)法建立的部分流量權(quán)重系數(shù)借用方案是可行的。

4結(jié)語(yǔ)

懸移質(zhì)輸沙率與流量異步施測(cè)法是一種不需同步測(cè)流，而直接通過(guò)測(cè)點(diǎn)含沙量進(jìn)行斷面平均含沙量的懸移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)方法。它改變了傳統(tǒng)輸沙率測(cè)驗(yàn)時(shí)必須同步施測(cè)流量的方式，為懸移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)提供了新的施測(cè)方法。

河流懸移質(zhì)輸沙率與流量異步施測(cè)法可以增加懸移質(zhì)斷沙測(cè)次，為采用斷沙過(guò)程線(xiàn)法進(jìn)行泥沙資料整編提供了條件，也為進(jìn)一步開(kāi)展泥沙巡測(cè)工作創(chuàng)造了新的方法。應(yīng)開(kāi)展應(yīng)用懸移質(zhì)輸沙率與流量異步施測(cè)法，以適應(yīng)水文體制改革的需要。

5參考文獻(xiàn)

[1]齊斌，馬文進(jìn)，任小鳳.黃河中游測(cè)區(qū)輸沙率與流量異步施測(cè)法分析[J].水文，2002，2（32）：32-35.

[2] 中華人民共和國(guó)水利部.河流懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)規(guī)范GB50159-92[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.