程家友

（安徽省水文局滁州水文水資源局，安徽滁州239000）

明光水文站上下游閘壩對(duì)枯水期小流量等水文測(cè)驗(yàn)的影響

程家友

（安徽省水文局滁州水文水資源局，安徽滁州239000）

明光水文站在池河下游，地處明光市區(qū)北，已開(kāi)展多項(xiàng)水文業(yè)務(wù)工作。20世紀(jì)80年代初，政府及水利部門(mén)為了用水、航運(yùn)、養(yǎng)殖等，先后在該站上下游建起了三座閘和一座水庫(kù)。這些水利工程的建設(shè)，不僅改變了該河道的水流特性，也影響了該站水文測(cè)驗(yàn)工作。本文著重分析了明光站在上下游閘建成后，對(duì)該站枯水期水文測(cè)驗(yàn)、水文資料系列、水量平衡計(jì)算等方面的影響。

水文測(cè)驗(yàn)；水量平衡；影響

明光水文站1935年5月建站，是一類(lèi)精度站國(guó)家重要站，集水面積3501平方公里。本站為江淮丘陵區(qū)3000～5000平方公里代表站，是池河控制站，為研究江淮丘陵區(qū)池河的水流特性和泥沙輸移情況搜集水文資料，監(jiān)測(cè)池河水質(zhì)狀況，為池河防汛、治理提供服務(wù)。為滿足工農(nóng)業(yè)用水，合理調(diào)配水資源，在該站上下游先后建起閘和水庫(kù)，1980年在上游46公里處建了池河閘；1982年在上游7公里處建了山許閘；1982年在下游49公里女山湖出口處建了女山湖閘；2004年在上游支流5公里處建了南沙河水庫(kù)。這些水利工程的運(yùn)行改變了該河道的水流特性，也給該站水文測(cè)驗(yàn)工作特別是枯水期水文測(cè)驗(yàn)工作帶來(lái)了較大的影響。

1 水位資料的影響

在建閘、建水庫(kù)前，該站水位的變化主要受上游來(lái)水量的影響，流量大水位高，流量小水位低的自然漲落。在建閘、水庫(kù)后，該站水位不但受上游閘門(mén)控制的來(lái)水量影響，還受下游閘門(mén)控制的出水量影響。在枯水期，上游來(lái)水量較小，水位基本受閘壩控制，水位變化幅度小，基本在13.0～14.0米之間。水位資料系列由原來(lái)的天然河道水位逐步變成受多重閘門(mén)控制的水位資料系列，水位資料系列的一致性發(fā)生改變。

2 小流量測(cè)驗(yàn)困難

表1 明光站2010年～2015年實(shí)測(cè)小、微流量測(cè)次統(tǒng)計(jì)分布情況

表2 明光站、石角橋站年平均流量表（單位：m3/s）

從明光水文站水文資料庫(kù)中發(fā)現(xiàn)，在枯水期有連續(xù)幾個(gè)月甚至半年以上日平均流量為零的現(xiàn)象，或是中間有一場(chǎng)明顯洪水過(guò)程，接著是逐日平均流量為零，逐日平均流量為零的天數(shù)越來(lái)越多，更有不合理現(xiàn)象出現(xiàn)，就是在枯水年中，連續(xù)兩年2012年～2013年平均流量小于流域上游石角橋站的（流域面積1830平方公里）年平均流量（見(jiàn)表2），這既有明光站上游池河閘、山許閘蓄水的影響，也有枯水小流量測(cè)不到的影響。從2010年～2015年明光站實(shí)測(cè)流量成果表統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)可以看出（見(jiàn)表1），每年都有幾十次測(cè)次的流量為零，沒(méi)有一次流量測(cè)在0～2.50m3/s，測(cè)得流量2.50～3.00m3/s只有6次，2012年后再?zèng)]有測(cè)到。原因是由于工、礦企業(yè)用水量逐年增長(zhǎng)，水資源逐漸匱乏，攔蓄水的中小水庫(kù)增多，尤其是在上游干流池河閘、山許閘先后運(yùn)行后，上游的來(lái)水量越來(lái)越少，上游支流南沙河水庫(kù)又運(yùn)行后，上游的來(lái)水量就更少了，僅剩閘門(mén)漏水、小區(qū)間來(lái)水和城市生活廢水。另外，該站斷面水位受下游女山湖閘攔水控制，水位比過(guò)去無(wú)閘控制要高，水深，水面寬，水道面積大，造成過(guò)水?dāng)嗝媪魉偬?，達(dá)不到LS78型旋杯低速流速儀的起動(dòng)轉(zhuǎn)速0.020m/s的要求，水流帶不動(dòng)流速儀旋杯，以該站枯期正常水位13.60m，對(duì)應(yīng)基上1000m斷面面積A=190m2，假設(shè)該斷面平均流速等于V=0.02m/s，根據(jù)公式：

Q=AV=190×0.02=3.80m3/s

即該站在流量在小于3.8m3/s時(shí)，流量測(cè)驗(yàn)則受到影響。

假設(shè)該站斷面中弘最大一點(diǎn)水面流速為0.02m/s時(shí)，則：

Q=0.8AV=0.8×190×0.02=3.04 m3/s

該斷面在流量3.04 m3/s以下更難測(cè)得到（其中0.8為該站水面流速系數(shù)）。

所以，該站測(cè)量成果流量在0～3.04 m3/s之間沒(méi)有數(shù)值，形成盲區(qū)，進(jìn)而得知該斷面通過(guò)流量在3.04m3/s以下時(shí)，測(cè)得流量均為零是正?，F(xiàn)象。該站在0～3.04 m3/s測(cè)不到，在3.04～3.80m3/s之間測(cè)不準(zhǔn)（斷面上多條測(cè)速垂線，流速大于等于0.02m/s能測(cè)到，小于0.02m/s測(cè)不到），使得年平均流量偏小，通過(guò)該站的總水量也就偏小了。

3 水位流量關(guān)系受到改變

該站受上游來(lái)水漲落的水位流量關(guān)系影響，閘壩的蓄水或放水發(fā)生改變。在上游開(kāi)閘放水時(shí)，該站的起漲水位比較高,流量稍有變化時(shí)，該站水位沒(méi)有顯著變化，則形成該站測(cè)站控制靈敏度低。當(dāng)下游閘門(mén)放水時(shí)，該站水位下降，流量增加。當(dāng)下游關(guān)閘時(shí)，該站水位上升，流量減少，原來(lái)不受閘壩控制的水位流關(guān)系遭到破壞，水位流量關(guān)系比較紊亂，流量變化的節(jié)點(diǎn)難以掌握，必須增加測(cè)流次數(shù)，增加工作量。

4 開(kāi)關(guān)閘的信息

明光站上下游閘壩有時(shí)為了防汛、維修、試驗(yàn)、過(guò)船等原因，開(kāi)關(guān)閘的隨意性，以及閘壩開(kāi)關(guān)閘人員變更時(shí)，由于信息和隸屬關(guān)系等原因，明光站有時(shí)也很難得到上下游開(kāi)關(guān)閘信息，使得上、下游閘時(shí)開(kāi)時(shí)關(guān)的較小流量時(shí)，容易出現(xiàn)測(cè)不到和漏測(cè)現(xiàn)象，形成水文資料收集不完整。

5 流域水量平衡計(jì)算受到影響

流域系統(tǒng)，其水量平衡方程式為：P-R-E=±△S

式中流域蓄水量（△S）為降水量（P）減去徑流量（R）和蒸發(fā)量（E）之差。枯水流量資料精度不高，直接影響流域水量的分析計(jì)算以及水量的使用，對(duì)于工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水，河流水量分配等都會(huì)產(chǎn)生不利影響。

6 懸移質(zhì)沙量的影響

池河上、中、下游閘壩增多，水流減緩，泥沙沉積，也會(huì)造成河道淤積，也使得通過(guò)該站的沙量比過(guò)去沒(méi)有閘壩時(shí)減少，但小流量無(wú)法測(cè)到，流量乘以含沙量等于輸沙率、當(dāng)流量為零時(shí)，輸沙率為零，所以，通過(guò)該站的輸沙量也偏小。

7 風(fēng)浪的影響

該站距離女山湖較近，到湖口的河道長(zhǎng)度只有6.8公里，易受湖面波浪傳遞影響，當(dāng)女山湖關(guān)閘門(mén)關(guān)閘控制女山湖以上水位時(shí)，明光站正常水位為13.60米左右，河道水深水面寬。當(dāng)有風(fēng)天氣時(shí)，水面風(fēng)浪大，也給該站船測(cè)枯水小流量帶來(lái)困難。

8 解決辦法

水文工作服務(wù)于水利建設(shè)，服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大局，對(duì)于閘壩影響小流量施測(cè)的水文站越來(lái)越多，要采取相應(yīng)的對(duì)策和解決辦法。

由于現(xiàn)在交通工具方便，可到本站上下游找斷面較窄淺臨時(shí)斷面測(cè)流測(cè)小流量；也可以使用新技術(shù)、新設(shè)備、新儀器來(lái)滿足低流速（0～0.02m/s）流量的測(cè)驗(yàn)要求，如能滿足精度要求的ADCP等儀器；采取水文調(diào)查形式計(jì)算該站枯水量，通過(guò)調(diào)查上游山許閘、南沙河水庫(kù)、下游舊縣閘、明光市內(nèi)城市用水等分析計(jì)算枯水流量；明光站保留水位、雨量等觀測(cè)，流量、泥沙等測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目遷移到上游山許閘，通過(guò)開(kāi)關(guān)閘和率定流量系數(shù)測(cè)得完整流量、泥沙等資料；明光站保留水位、雨量等觀測(cè)，流量、泥沙等測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目遷移到下游女山湖閘，通過(guò)開(kāi)關(guān)閘和流量系數(shù)測(cè)得完整流量、泥沙等資料。

9 結(jié)語(yǔ)

明光水文站枯水期小流量、沙量等占全年比重不是很大，但枯水期時(shí)間長(zhǎng)，但水文資料必須真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠，完整可靠的水文資料是當(dāng)?shù)厮?guī)劃、設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要決策依據(jù)。

P933

A

10.14025/j.cnki.jlny.2017.16.017

程家友，本科學(xué)歷，工程師，研究方向：水文測(cè)報(bào)。