【摘要】本文選用了有代表性的多年實(shí)測(cè)水位流量資料，對(duì)石牌水文站水位流量關(guān)系進(jìn)行了綜合分析，對(duì)于受變動(dòng)回水影響，運(yùn)用正常落差法對(duì)水位流量關(guān)系進(jìn)行校正。

【關(guān)鍵詞】水位流量關(guān)系；正常落差；石牌水文站

為適應(yīng)水文體制改革，提高工作效率，減輕測(cè)站的工作量，在滿足精度要求的前提下，對(duì)現(xiàn)有資料進(jìn)行綜合分析，找出規(guī)律，為下一步的巡測(cè)或間測(cè)工作提供可靠的依據(jù)。

1、影響水位、流量關(guān)系的因素及斷面控制情況

石牌水文站水位15.5m以下在距基本水尺斷面下游1050m處的皖河公路橋上，用EQC100-I型橋測(cè)車(chē)在橋梁的上游面實(shí)測(cè)流量，斷面控制作用差。水位高于15.5m時(shí)，在基本水尺斷面上游140m處的纜道斷面用水文纜道實(shí)測(cè)流量，右岸為同馬大堤，左岸為貓山嘴，斷面控制作用較好。由于主河道縱坡緩，水位流量關(guān)系在洪峰水位高于16 .0m時(shí)，即呈逆時(shí)針繩套，每場(chǎng)洪水的套寬均不一致，遇連續(xù)性洪水時(shí)，繩套寬度均顯逐步減小的態(tài)勢(shì)，遇長(zhǎng)江水位逐漸上漲的情形，水位～流量關(guān)系向左平移的趨勢(shì)明顯，即受變動(dòng)回水影響，影響歷時(shí)1-6個(gè)月不等，常發(fā)生的起始時(shí)間為5月中旬。測(cè)驗(yàn)河段河床組成均為上游攜帶來(lái)的中、細(xì)沙，沖淤變化頻繁，總體趨勢(shì)是偏于沖刷，變化情況見(jiàn)圖1。但在水位達(dá)到18.0m時(shí)，斷面沖淤引起的面積變化相對(duì)比重較小，但仍必須考慮。受變動(dòng)回水影響時(shí)，采用連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線法推求流量，其余時(shí)段采用連時(shí)序法和臨時(shí)曲線法用水位推求流量。

由上述，可知影響石牌水文站水位～流量關(guān)系的主要因素是：

（1）當(dāng)安慶站水位達(dá)13.0m時(shí)，即受變動(dòng)回水影響；

（2）洪峰水位達(dá)16.0m時(shí)，受洪水漲落影響；

（3）受沖淤影響。

2、選用資料及分析方法

2.1資料的選用

選用1983、1991、1996年3年大水年實(shí)測(cè)流量資料，作為高水控制點(diǎn)，2004、2005年2年實(shí)測(cè)流量資料則可代表現(xiàn)狀斷面條件下中低水水位～流量關(guān)系特性。共計(jì)實(shí)測(cè)流量點(diǎn)據(jù)數(shù)百個(gè)，其中安慶水位與石牌水位相差特別小的點(diǎn)據(jù)，不能作為定線的依據(jù)。

2.2分析方法

鑒于影響因素的復(fù)雜性，石牌站水位、流量關(guān)系采用實(shí)測(cè)點(diǎn)據(jù)和歷年最大洪峰流量及其相應(yīng)水位兩種方法分別繪制相關(guān)圖，相互驗(yàn)證。實(shí)測(cè)資料17.0m以下關(guān)系線采用2004、2005年點(diǎn)據(jù)，高水關(guān)系線則綜合考慮1983、1991、1996大水年點(diǎn)據(jù)。成果見(jiàn)圖2和表1。歷年最大洪峰流量和相應(yīng)水位關(guān)系直接移用實(shí)測(cè)點(diǎn)擬定的結(jié)果，見(jiàn)圖3。由圖可見(jiàn)，實(shí)測(cè)點(diǎn)據(jù)所定關(guān)系線與歷年最大洪峰點(diǎn)據(jù)配合良好，僅18.0m以下段關(guān)系線偏大，這是符合斷面沖刷實(shí)際情況的。歷年最大洪峰流量點(diǎn)據(jù)對(duì)應(yīng)的安慶水位變幅為8.08～17.83，平均值為14.04m。已充分反映了安慶水位對(duì)石牌站水位～流量關(guān)系產(chǎn)生回水影響的綜合效應(yīng)。因此，擬定的關(guān)系符合河段水力特性，結(jié)果合理。

3. 以長(zhǎng)江安慶水位為參數(shù)的水位、流量關(guān)系分析

3.1資料的選用

選取1983、1991、1996、1998、1999實(shí)測(cè)流量中受頂托影響的點(diǎn)據(jù)，因長(zhǎng)江安慶水位對(duì)石牌站頂托影響起始水位值隨皖河河底高程的變化不便界定，而長(zhǎng)江水較低時(shí)對(duì)本次規(guī)劃意義不大，故以安慶水位達(dá)14.00m為采用點(diǎn)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2分析方法

在分析皖河口水位、安慶水位關(guān)系中已得出了皖河閘下與安慶2站之間的水位相關(guān)關(guān)系，以此關(guān)系求出石牌實(shí)測(cè)流量時(shí)刻對(duì)應(yīng)的皖河閘下水位，皖河閘距石牌站之間距離為24.1km，石牌與皖河閘下之間的水位落差有時(shí)出現(xiàn)負(fù)值的不合理現(xiàn)象，似可歸結(jié)為觀測(cè)誤差，因而將落差值小于0.20m的實(shí)測(cè)點(diǎn)據(jù)剔除，共計(jì)保留實(shí)測(cè)點(diǎn)據(jù)128個(gè)。

石牌與皖河閘之間的正常落差，枯水季節(jié)可由石牌水位減去皖河閘水位得出，為4.5m，發(fā)生洪水時(shí)正常落差則從實(shí)測(cè)流量成果中選定受頂托影響較小的最大落差，確定為6.0m。正常落差隨石牌水位的變化規(guī)律應(yīng)表現(xiàn)為以6.0為漸近線的曲線，此關(guān)系可優(yōu)選確定，為方便起見(jiàn)，本次按下式計(jì)算，成果見(jiàn)圖4。式中z為石牌水位。

Zn=-0.0064z2+0.4299z-0.2749

用正常落差法對(duì)水位、流量關(guān)系進(jìn)行校正的基本關(guān)系式為：

Zn為正常落差，Qn為正常落差流量，Zm為實(shí)測(cè)落差，Qm為實(shí)測(cè)流量；β為落差指數(shù)，用試算法確定，試算步長(zhǎng)為0.01，試算區(qū)間為〔0.3，0.5〕。以實(shí)測(cè)點(diǎn)據(jù)偏離單值化曲線相對(duì)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差為目標(biāo)函數(shù)，確定落差指數(shù)為0.41（仍可進(jìn)一步優(yōu)選）。單值化關(guān)系見(jiàn)圖5。

由圖5點(diǎn)群分布可見(jiàn)，1983、1991年點(diǎn)據(jù)靠左，與點(diǎn)繪的1954、1980、1983、1996等年份水位—面積關(guān)系相比，其偏小幅度與歷年水位面積關(guān)系曲線的偏小幅度基本一致。即1996年后因受大規(guī)模取沙影響，河道沖刷趨于加快。而1996、1998、1999、偏于曲線右側(cè)的點(diǎn)據(jù)均屬漲水點(diǎn)據(jù)，受洪水過(guò)程的附加比降影響明顯，符合石牌站測(cè)驗(yàn)河段水力特性。

由率定的單值化曲線和落差指數(shù)，即可計(jì)算出安慶不同水位情形下石牌站對(duì)應(yīng)的水位流量關(guān)系。成果見(jiàn)表2。

3.3成果驗(yàn)證

將石牌站歷年最大流量及相應(yīng)石牌水位、安慶水位作為驗(yàn)證本次成果的基本資料（安慶同時(shí)水位大于14.00m），結(jié)果見(jiàn)表3。誤差是隨著距率定資料時(shí)間逾遠(yuǎn)愈大的，前于率定資料的年份是正誤差，后于率定資料的年份是負(fù)誤差，斷面沖刷影響是必須考慮的重要因素。而1969年特大洪水年份，洪水期間斷面不斷受到?jīng)_刷致使計(jì)算流量略偏小，是符合實(shí)際情況的。

4、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)石牌水文站水位～流量關(guān)系的綜合分析，得出的結(jié)論是歷年關(guān)系線與歷年最大洪峰點(diǎn)據(jù)配合良好，受回水影響，可采用正常落差法對(duì)水位流量關(guān)系進(jìn)行校正。為今后實(shí)行流量巡測(cè)提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）

[2]《水文巡測(cè)規(guī)范》（SL195-2015）

作者簡(jiǎn)介：蔡結(jié)根（1961—），男，工程師，主要從事水文水資源工作