杜　靜，徐洪彪，周　亮（臨沂市水文局，山東臨沂276001）

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姜莊湖水位站水位～流量關(guān)系研究

杜靜，徐洪彪，周亮
（臨沂市水文局，山東臨沂276001）

【摘要】在分析姜莊湖水位站基本斷面變化情況的基礎(chǔ)上，依據(jù)有關(guān)實(shí)測(cè)洪水資料，采用水文學(xué)及水力學(xué)方法，分析確定了該站報(bào)汛用的水位～流量關(guān)系，對(duì)滿足水情報(bào)汛和水文應(yīng)急服務(wù)要求具有重要價(jià)值，研究思路對(duì)報(bào)汛線修訂工作具有一定現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】姜莊湖水位站；基本斷面；斷面流速；水位流量關(guān)系

姜莊湖水位站位于沂河最大支流祊河中泓樁號(hào)K42+242處，設(shè)立于1951年4月，控制流域面積2997km2?，F(xiàn)狀從水文測(cè)驗(yàn)來看，該站是一個(gè)水位站，只觀測(cè)水位不施測(cè)流量；從水情報(bào)汛來看，該站為中央報(bào)汛站，既要報(bào)送水位也要報(bào)送流量，也是沂河臨沂水文站的重要洪水預(yù)報(bào)根據(jù)站。場(chǎng)次洪水發(fā)生時(shí)，及時(shí)掌握該站流量大小及其變化趨勢(shì)，事關(guān)防汛決策，非常重要。

由于該站水位流量關(guān)系既受洪水漲落影響又受斷面變化影響，因此如何分析確定反映真實(shí)情況的報(bào)汛用水位～流量關(guān)系線，是一項(xiàng)迫切而又重要的研究課題。本文在分析基本斷面變化情況的基礎(chǔ)上，依據(jù)有關(guān)實(shí)測(cè)洪水資料，采用水文學(xué)及水力學(xué)方法，分析確定了該站報(bào)汛用的水位～流量關(guān)系線，在此作一介紹，以供參考。

1　基本斷面變化情況

將姜莊湖站典型年基本斷面點(diǎn)繪在同一張圖上，見圖1。由圖1可以看出，該站基本斷面在1997年以前比較穩(wěn)定。1997年以后，受河道采沙影響，基本斷面逐年下切，河底最低高程逐年降低，2009年河底最低高程較1997年降低5.09m，2015年河底最低高程較1997年降低4.30m。

在同級(jí)水位時(shí)，2006年、2009年、2012年及2015年斷面過水面積均比1997年大，且隨著水位升高，斷面過水面積增幅減小。說明2012年以后斷面基本趨于穩(wěn)定。過水面積對(duì)比見表1。

圖1　姜莊湖站典型年基本斷面圖

2　實(shí)測(cè)流量資料分析

姜莊湖站實(shí)測(cè)流量資料較少，從測(cè)站沿革來看，1951年為水位站，1952—1953年為流量站（最大施測(cè)流量724m3/s），1954年改為水位站觀測(cè)至今，其中1963、1969兩年停測(cè)，1966—1968年為汛期站。20世紀(jì)90年代初德國糧援項(xiàng)目期間，本站連續(xù)2年施測(cè)流量，典型洪水過程有“19900816”和“19910725”，見圖2所示。近年來，臨沂市水文局巡測(cè)大隊(duì)積極開展姜莊湖站流量施測(cè)，但多為低水點(diǎn)據(jù)。

3　水位～流量關(guān)系線的確定

1）依據(jù)姜莊湖站1991年及以前實(shí)測(cè)流量點(diǎn)據(jù)資料，通過點(diǎn)群中心建立斷面平均流速～過水面積關(guān)系線，并概化為公式：V=0.0015275F+0.3245。

表1　姜莊湖站典型年基本斷面過水面積對(duì)比表

圖2　姜莊湖站報(bào)汛用水位～流量關(guān)系線

2）根據(jù)姜莊湖站2015年汛前基本斷面，計(jì)算出相應(yīng)水位～過水面積關(guān)系線。

3）確定報(bào)汛用水位～流量關(guān)系線。將某一水位的過水面積代入上述斷面平均流速～過水面積公式，可求得與該水位對(duì)應(yīng)的斷面平均流速，將過水面積與斷面平均流速相乘，得該水位對(duì)應(yīng)流量。依次類推便可求得現(xiàn)狀基本斷面條件下相應(yīng)水位～流量關(guān)系線，見圖2。

4　水位～流量關(guān)系線合理性分析

1）與采用曼寧公式計(jì)算的現(xiàn)狀基本斷面的水位～流量關(guān)系線進(jìn)行比較。考慮到姜莊湖站現(xiàn)狀基本斷面基本趨于穩(wěn)定，本次依據(jù)曼寧公式計(jì)算出均勻流時(shí)的水位～流量關(guān)系（水面比降統(tǒng)一采用0.000588，糙率左岸灘地采用0.06、主槽采用0.032、右岸灘地采用0.07），見表2和圖2。

由圖2可以看出：在水位93.40m以上時(shí)，同一水位對(duì)應(yīng)的流量，報(bào)汛用水位～流量關(guān)系線＞均勻流水位～流量關(guān)系線；在水位93.40m以下時(shí)，同一水位對(duì)應(yīng)的流量，報(bào)汛用水位～流量關(guān)系線＜均勻流水位～流量關(guān)系線。在水位93.40m以下時(shí)，報(bào)汛用水位～流量關(guān)系線與近年來局巡測(cè)大隊(duì)施測(cè)的點(diǎn)據(jù)配合較好。

表2　姜莊湖站現(xiàn)狀基本斷面均勻流水位～流量關(guān)系表

2）為控制報(bào)汛用水位～流量關(guān)系線的外延走向，本次采用角沂水文站與姜莊湖水位站的洪峰相關(guān)及水文比擬法，對(duì)祊河流域1956年9 月5日洪水（實(shí)測(cè)最大）及2012年7月10日洪水（1993年以來最大）姜莊湖站的相應(yīng)最大流量進(jìn)行了反推。經(jīng)分析，前者姜莊湖站最大流量為6200m3/s，后者姜莊湖站最大流量為3600m3/s，具體點(diǎn)據(jù)見圖2。

由圖2可以看出，反推點(diǎn)據(jù)位于報(bào)汛用水位～流量關(guān)系線的右側(cè)，原因是1956年9月5日及2012年7月10日的洪水，當(dāng)時(shí)形成速度都非常快，從歷史上來看，都是一種極端狀況。本次分析的報(bào)汛用水位～流量關(guān)系線反映的是一種平均狀況，因此可以說報(bào)汛用水位～流量關(guān)系線與反推點(diǎn)據(jù)整體上配合較好。綜上所述，本次確定的報(bào)汛用水位～流量關(guān)系線是合理的，能夠滿足水情報(bào)汛和水文應(yīng)急服務(wù)要求。

5　結(jié)語

本文在分析基本斷面變化情況的基礎(chǔ)上，依據(jù)有關(guān)實(shí)測(cè)洪水資料，采用水文學(xué)及水力學(xué)方法，分析確定了該站報(bào)汛用的水位～流量關(guān)系線，對(duì)滿足水情報(bào)汛和水文應(yīng)急服務(wù)具有重要價(jià)值。

（責(zé)任編輯崔春梅）

作者簡介：杜靜（1984—），女，工程師

收稿日期：2015-12-31

【中圖分類號(hào)】TV213.4

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1009-6159（2016）-02-0010-02