盛曉丹，岳樹朋，孔維哲

（遼寧省大伙房水庫(kù)管理局，遼寧撫順 113007）

1 研究區(qū)域

大伙房水庫(kù)位于遼河的大支流渾河中上游，坐落在遼寧省撫順市境內(nèi)，壩址以上控制流域面積5 437 km2，總庫(kù)容21.87億m3，是一座防洪、工業(yè)供水、灌溉、養(yǎng)殖、發(fā)電等綜合利用、多年調(diào)節(jié)的大型水利樞紐工程。水庫(kù)通過(guò)輸水管道提供生產(chǎn)、生活用水，通過(guò)下游河道提供生態(tài)用水及為渾河閘以上灌區(qū)提供農(nóng)業(yè)灌溉用水。供水依次經(jīng)過(guò)萬(wàn)新橡膠壩、將軍橡膠壩、高陽(yáng)橡膠壩、干河子船閘、王家灣橡膠壩、砂山橡膠壩至渾河閘。

2 研究方法

目前我國(guó)預(yù)報(bào)水流傳播時(shí)間大多采用相應(yīng)水位(流量)法[2-5]。

相應(yīng)水位是指河段上、下站同位相的水位(流量)。簡(jiǎn)要地說(shuō)就是用某時(shí)刻上站的水位（流量）預(yù)報(bào)一定時(shí)間（如傳播時(shí)間）后下站的水位（流量）。用相應(yīng)水位(流量)法分析水流傳播時(shí)間，即是分析下游站出現(xiàn)與上游站同位相的水位(流量)所需的傳播時(shí)間。

設(shè)在某一不太長(zhǎng)的河段中,上下間距為L(zhǎng)，t時(shí)刻上站流量為 Qp，u，t，經(jīng)過(guò)傳播時(shí)間τ后，下游站流量為 Qp，L，t+τ，若無(wú)旁側(cè)入流,上、下站相應(yīng)流量關(guān)系為：

式中：△Q為上、下站相應(yīng)流量的差值,它隨上、下站流量的大小和附加比降不同而異,其實(shí)質(zhì)是反映水流波變形的坦化作用。

另一方面水流波變形引起的傳播速度變化,在相應(yīng)水位(流量)法中主要體現(xiàn)在傳播時(shí)間關(guān)系上,其實(shí)質(zhì)是反映水流波的推移作用。

但在相應(yīng)水位（流量）法中，不直接計(jì)算△Q值和τ值，而是推求上站水位(流量)與下站水位(流量)及傳播時(shí)間近似函數(shù)關(guān)系[1]，即：

3 水流傳播時(shí)間分析

將大伙房水庫(kù)作為上游控制站,將萬(wàn)新橡膠壩、將軍橡膠壩、高陽(yáng)橡膠壩、干河子船閘、王家灣橡膠壩、砂山橡膠壩分別作為下游控制站，各閘、壩情況見表1，表2。

選取2013—2017年大伙房水庫(kù)各場(chǎng)次河道供水及下游各閘、壩水位流量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)用相應(yīng)水位（流量）法，來(lái)計(jì)算水流傳播時(shí)間。生態(tài)、農(nóng)業(yè)供水期間大伙房水庫(kù)下游區(qū)間來(lái)水較少，河槽穩(wěn)定，相應(yīng)水位（流量）法具有較好的適用性。

為分析水庫(kù)不同下泄流量，對(duì)水流到達(dá)下游站傳播時(shí)間的影響，將供水流量劃分為四個(gè)級(jí)別：45～75m3/s、76～105 m3/s、106～135 m3/s、136～165 m3/s，根據(jù)河段上、下站實(shí)測(cè)水位（流量）資料，選取大伙房水庫(kù)不同級(jí)別的下泄流量，及下游站起漲水位出現(xiàn)時(shí)間，利用這些相應(yīng)特征點(diǎn)的水位估算大伙房水庫(kù)到下游各閘、壩站的水流傳播時(shí)間。據(jù)此，整理可得各場(chǎng)次供水不同流量到達(dá)下游站的水流平均傳播時(shí)間，見表3。

表1 各攔河閘、橡膠壩特征表

表2 各閘、壩間距離及比降表

表3 各場(chǎng)次河道供水的水流傳播時(shí)間表

由表3可知，從大伙房水庫(kù)至砂山橡膠壩，傳播歷時(shí)隨供水流量的增大而減小；通過(guò)對(duì)不同場(chǎng)次的河道供水進(jìn)行計(jì)算，水庫(kù)下泄流量：45～75m3/s、76～105 m3/s、106～135 m3/s、136～165 m3/s分別對(duì)應(yīng)的傳播歷時(shí)范圍為21.4～34.0 h、19.7～29.6 h、18.9～28.0 h、16.7～24.7 h。

4 水流傳播影響因素分析

影響大伙房水庫(kù)河道供水傳播歷時(shí)的因素復(fù)雜，概括起來(lái)主要受供水流量、下墊面條件、人為蓄水等的影響。

由表3可知，河道供水平均傳播歷時(shí)隨供水流量的量級(jí)的增大而減小。

同量級(jí)下泄流量，不同月份其傳播時(shí)間不同，主要受下墊面條件因素的影響?？梢酝ㄟ^(guò)假定供水波的傳播速度近似等于斷面平均流速，然后根據(jù)上下兩斷面的平均流速和河段長(zhǎng)度計(jì)算供水傳播歷時(shí)。將曼寧公式C=n-1R1/6代入謝才公式v=C(R J)1/2，并用平均水深h代替水力半徑R，可得

可以看出，河道供水傳播速度與河床糙率、河道水面比降（見表2）、平均水深等因素有關(guān)。

三月河道冰封，下滲量少，糙率小，流速快，歷時(shí)短；四、五、六月河道消融，下滲量大，糙率大，流速慢，歷時(shí)長(zhǎng)；七、八月，河道土壤含水率接近飽和，下滲量小，糙率較小，流速快，歷時(shí)較短。

水庫(kù)泄水傳播歷時(shí)受泄水前河道基流的影響，來(lái)水前河道基流流量大，水庫(kù)下泄水傳播歷時(shí)短，來(lái)水前河道基流流量小，水庫(kù)下泄水傳播歷時(shí)長(zhǎng)，見表4。

表4 不同場(chǎng)次河道供水至王家灣橡膠壩傳播時(shí)間表

水庫(kù)下泄水傳播歷時(shí)受各橡膠壩泄水前狀態(tài)的影響，來(lái)水前橡膠壩滿壩時(shí)，水庫(kù)下泄水傳播歷時(shí)短，來(lái)水前橡膠壩塌壩時(shí)，水庫(kù)下泄水傳播歷時(shí)長(zhǎng)。

5 結(jié)論

1）從大伙房水庫(kù)至砂山橡膠壩，水流傳播歷時(shí)隨供水流量的增大而減小。不同水庫(kù)下泄供水流量：45～75 m3/s、76～105 m3/s、106～135 m3/s、136～165 m3/s對(duì)應(yīng)的平均傳播歷時(shí)分別為30.5 h、28.5 h、26.4 h、22.7 h。

2）影響河道供水傳播歷時(shí)的因素復(fù)雜，受供水流量、下墊面條件、人為蓄水等因素的影響。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，其中農(nóng)業(yè)用水量約占總用水量的70%，但灌溉用水利用率較低，因此準(zhǔn)確掌握河道供水到達(dá)閘、壩、灌區(qū)的時(shí)間，科學(xué)的進(jìn)行灌溉調(diào)度，提高灌溉用水效率就尤顯必要。而水流傳播時(shí)間分析是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，與入流過(guò)程[6]、水流含沙量、區(qū)間入流、回水頂托[7]、灘地流量[5]等因素有關(guān),準(zhǔn)確計(jì)算十分困難,本文采用經(jīng)驗(yàn)方法相應(yīng)流量(水位)法,粗略估算大伙房水庫(kù)到下游各閘、壩的水流傳播時(shí)間,今后的工作,應(yīng)根據(jù)水流傳播時(shí)間的影響因素,建立河道水流傳播模型,監(jiān)測(cè)大伙房水庫(kù)至渾河閘期間，所有橡膠壩及攔河閘的水位資料及蓄水情況，進(jìn)而準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)水流傳播時(shí)間,為大伙房水庫(kù)生態(tài)、農(nóng)業(yè)供水的合理調(diào)度及水庫(kù)下游地區(qū)防汛抗旱提供重要參考。

［1］包為民.水文預(yù)報(bào)［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2009.

［2］肖魁，陳進(jìn).長(zhǎng)江宜昌-九江站間水流傳播時(shí)間分析［J］.中國(guó)農(nóng)村水利電，2011（4）：1-5.

［3］童哲堂，劉火勝，付克金，等.荊江河段水流水位預(yù)報(bào)方法研究［J］.暴雨災(zāi)害，2007，26（4）：348-351.

［4］祝中昊.長(zhǎng)江鎮(zhèn)揚(yáng)河段潮位預(yù)報(bào)相應(yīng)水位法的改進(jìn)［J］.水文，2000，（增刊）：48-51.

［5］張曉華，郝中州，王廣峰，等.花園口至孫口河段水流傳播規(guī)律研究［J］.人民黃河，2000，22（11）：11-13.

［6］翟媛.河道洪水傳播時(shí)問(wèn)影響因素分析［J］.人民黃河，2007，29（8）：27-28.

［7］芮孝芳，姜廣斌.考慮回水頂托影響的水位預(yù)報(bào)研究［J］.水科學(xué)進(jìn)展，1998，9（2）：124-129.