楊文瑞

（遼寧省大連水文局,遼寧 大連 116001）

1 測站概況

繭場水文站是國家基本水文站，始建于1958年5月，集水面積1170 km2，距河口距離98 km。歷史最大洪峰流量為3470 m3/s，相應(yīng)水位47.14 m(假定基面）。下游50 km是大連市重要供水源地碧流河水庫。是碧流河水庫上游唯一入庫控制站。擔(dān)負(fù)著遼東半島中南部抗旱防汛情報的發(fā)送和水文水資源勘測的任務(wù)。

2 斷面控制情況

繭場站測驗河段順直長約500 m。兩岸不受沖刷，左岸有防洪堤壩，河床均為卵石組成，基本水尺上游100 m及下游200 m枯水期形成迭水，使水流成S型流向；基上240 m處有一小支流。低水主流偏左岸。枯、低水時受急灘斷面控制，高、中水時受下游彎道斷面控制。水位流量關(guān)系呈穩(wěn)定的單一線。

3 分析試驗的目的及方案確定

3.1 分析試驗的目的

水面流速系數(shù)是水文測站流量測驗中經(jīng)常用到的數(shù)據(jù)，它是保證流量測驗的精度、提供可靠資料的重要依據(jù)。日常的水文測驗中，經(jīng)常遇到一些特殊的情況，比如水位變化特別急劇時，根本沒有時間用常測去測取流速，大洪水期間受漂浮物和水草影響較大，相對水深0.6 m一點法時,漂浮物對信號線的纏繞，造成信號中斷，另外水草極容易造成對流速儀的纏繞，影響流速，所以為了安全和測驗精確度,只能抓住水面漂浮物較少的時機(jī)用纜道來測得水面流速。然后用水面流速系數(shù)換算垂線平均流速，借用斷面面積進(jìn)行流量計算。

為了科學(xué)合理地確定水面流速系數(shù)，滿足流量資料整編精度，提高報汛質(zhì)量，更好地為地方和社會服務(wù)，需要對繭場站的水面流速系數(shù)進(jìn)行分析。

3.2 分析方法

水面流速系數(shù)是垂線平均流速與垂線水面點流速的比值。根據(jù)GB50179—93《河道流量測驗規(guī)范》第4.8.6條規(guī)定：暢流期水面流速系數(shù)應(yīng)由多點法測速資料或其他加測水面流速的資料分析確定，或根據(jù)實測的水面比降、河床糙率等資料分析計算。在《水文測驗手冊》對各種不同水流條件下河流所采用的水面流速系數(shù)取值范圍做了一個大致的規(guī)定。但這只能作為一個參考的依據(jù)，要想取得更加精確的水文資料，必須要有一個準(zhǔn)確的水面流速系數(shù)。

此次分析資料采用的實測流量資料利用平水期及洪峰的退水段,水位變化緩慢期間，對水深達(dá)到1 m以上的中高水位分別進(jìn)行了三點法流速的測量。共有36條垂線參加計算、分析，其中垂線平均流速的計算公式為：

1）四點法（水面流速不參加計算）

計算公式：

式中：V垂——垂線平均流速，m/s；v0.2，v0.6,v0.8——分別為相對水深 0.2，0.6，0.8 的流速，m/s；

此方法簡單易行，成果精度較高，故采用此法進(jìn)行水面流速系數(shù)分析。

根據(jù)公式（1）計算出各條測速垂線的平均流速V垂，并將計算成果與水面流速V0.0進(jìn)行匯總。以水面流速v0.0（自變量X）為橫坐標(biāo)，垂線平均流速V垂（因變量）為縱坐標(biāo)，建立線性函數(shù)關(guān)系點，點繪關(guān)系圖1。由圖1可見，二者線性關(guān)系良好，分布成帶狀，通過點群中心繪一直線，經(jīng)計算分析，得出的相關(guān)方程為：

圖1 繭場站相關(guān)圖

式中：V垂——垂線平均流速，m/s；v0.0——水面流速，m/s。

式中：r——相關(guān)系數(shù)；x=V1，y=V2；V1的值為0.80×水面流速，m/s；V2值為垂線平均流速，m/s。

表1 繭場站水面流速系數(shù)的計算（水面流速系數(shù)為0.80）

根據(jù)公式（ 2），（ 3）及表1的數(shù)據(jù)，得出相關(guān)系數(shù)r=0.933，理論上講，相關(guān)系數(shù)r表示變量之間關(guān)系的密切程度。r越接近1時，表示誤差越小，點距越靠近回歸直線，直線方程V1與V2關(guān)系越密切。

通過計算表明，V1與V2相關(guān)關(guān)系較好，繭場水文站流速儀測流斷面的水面流速系數(shù)0.80是合理可靠的。

4 結(jié) 論

此次分析嚴(yán)格按照《河流流量測驗規(guī)范》要求進(jìn)行，經(jīng)分析取得水面流速系數(shù)0.80符合規(guī)范及本站的特性，能夠較好的代表繭場站中高水位級的水面流速系數(shù)。

但由于時間跨度有限，比測資料系列短，對分析結(jié)果可能有一定的影響。為了進(jìn)一步驗證測驗的精度，用常測法和水面一點法測流，分別計算，兩種方法計算流量的相對誤差均小于5%。在三線圖上，水面一點法測得的流量無明顯的偏差及點距明顯的偏高、偏低現(xiàn)象。

水面流速系數(shù)的分析，對該站的流量測驗具有重大的意義。不僅減輕了勞動強(qiáng)度，而且在汛期測驗縮短了測流歷時，提高了測驗精度。對測驗設(shè)施和測驗人員都提高了安全系數(shù)。為流量資料整編提供了一個合理可靠的依據(jù)。為非常時期和特殊條件下提供了一種行之有效的測驗方法。