房照娟， 曹小偉， 張彩云， 劉國(guó)鈞

(江蘇省水文水資源勘測(cè)局泰州分局， 江蘇 泰州 225300)

1 概 況

古馬干河是橫貫高沙土區(qū)中部的主要引、排、航骨干河道，也是一條跨縣(市)的骨干河道，全長(zhǎng)42.5 km。西起高港區(qū)永安洲江口，東至泰興與海安界溝。多年來(lái)有一定的淤積，1998—1999年對(duì)其進(jìn)行了疏浚整治，恢復(fù)了河道原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，河勢(shì)基本穩(wěn)定，水位漲落受馬甸港閘閘門(mén)控制。

馬甸港閘是泰興及通南地區(qū)長(zhǎng)江防洪屏障的重要組成部分，1958年建成，2002年10月完成大修加固。該閘為5孔中型節(jié)制閘，每孔凈寬7.0 m，3級(jí)水工建筑物，設(shè)計(jì)引水流量180 m3/s、排水流量110 m3/s，閘頂高程8.0 m，閘底高程-0.33 m。

馬甸港閘水文站是古馬干河入江的唯一流量控制站，屬長(zhǎng)江感潮閘壩站，它承擔(dān)著為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、防汛防旱、工程管理、規(guī)劃設(shè)計(jì)、水文預(yù)報(bào)、水資源評(píng)價(jià)、水環(huán)境調(diào)水等提供水文基本信息[1]。該站閘上游水尺斷面距閘45 m，閘下游水尺斷面距閘266 m，測(cè)流斷面距閘266 m。

2 流量測(cè)驗(yàn)及歷年流量定線(xiàn)方法

2.1 流量測(cè)驗(yàn)

馬甸港閘水文站自設(shè)站以來(lái)，流量測(cè)驗(yàn)采用電動(dòng)水文纜道測(cè)流[2]。流速在斷面上具有良好的分布規(guī)律，單斷關(guān)系相對(duì)穩(wěn)定，在潮流量測(cè)驗(yàn)中，流量測(cè)驗(yàn)以簡(jiǎn)測(cè)法為主，常測(cè)法測(cè)驗(yàn)一般為一潮1～2次。垂線(xiàn)流速采用二點(diǎn)法施測(cè)，長(zhǎng)江感潮河段，流速變化快，單個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)速歷時(shí)不低于60 s[3]。根據(jù)測(cè)站任務(wù)書(shū)要求，該站報(bào)汛與資料整編成果要求為日(旬、月)潮次引排水量，不對(duì)瞬時(shí)流量值有要求。

2.2 歷年流量定線(xiàn)方法

馬甸港閘水文站引排水量均采用一潮推流法定線(xiàn)整編。相關(guān)因子取用該站閘上游開(kāi)閘時(shí)穩(wěn)定水頭和引排水過(guò)程中有效波高，一潮引水平均流量、一潮引水最大流量、一潮排水最大流量、一潮排水水量公式分別為

(1)

Qm=K(ΔZ·hu)n

(2)

Qm=KQp

(3)

W=K(T·ΔZ·hu)n

(4)

其中，系數(shù)、指數(shù)采用逐步圖解法確定，也可借助電腦按線(xiàn)型自動(dòng)生成。

該站所用引水的水位-流量關(guān)系為2015—2019年合并定線(xiàn)，關(guān)系公式及定線(xiàn)精度[4]見(jiàn)表1，關(guān)系圖見(jiàn)圖1、圖2；排水的水位-流量關(guān)系為2015—2019年合并定線(xiàn)，關(guān)系公式及定線(xiàn)精度見(jiàn)表2，關(guān)系圖見(jiàn)圖3、圖4。

表1 2015—2019年(引水)水位-流量關(guān)系合并定線(xiàn)情況

表2 2015—2019年(排水)水位-流量關(guān)系合并定線(xiàn)情況

圖1 馬甸港閘站2015—2019年一潮引水Qp-ΔZhu關(guān)系

圖2 馬甸港閘站2015—2019年一潮引水Qm-ΔZhu關(guān)系

圖3 馬甸港閘站2015—2019年一潮排水水量關(guān)系

圖4 馬甸港閘站2015—2019年一潮排水最大流量關(guān)系

3 綜合定線(xiàn)分析與檢驗(yàn)

3.1 綜合定線(xiàn)分析

從歷年校測(cè)檢驗(yàn)情況看，水位-流量關(guān)系均未發(fā)生顯著變化，各年測(cè)點(diǎn)來(lái)自同一個(gè)總體樣本，可進(jìn)行綜合定線(xiàn)。根據(jù)《水文測(cè)驗(yàn)整編規(guī)范》(SL247—2012)，綜合定線(xiàn)采用2015—2019年全部5年實(shí)測(cè)引水流量資料，引水共計(jì)59測(cè)次、排水共計(jì)60測(cè)次。

通過(guò)對(duì)2015—2019年實(shí)測(cè)流量資料分析、定線(xiàn)，引水一潮平均流量及最大流量水位-流量關(guān)系線(xiàn)公式、排水一潮水量及最大流量-平均流量關(guān)系線(xiàn)公式為

(5)

Qm=148.9(ΔZ·hu)0.80

(6)

W=15.4(T·ΔZ0.5·hu1.5)1.25

(7)

Qm=2.06Qp0.924

(8)

3.2 綜合線(xiàn)精度

(1)引水一潮平均流量線(xiàn)精度

測(cè)點(diǎn)相對(duì)誤差在不大于±10%以?xún)?nèi)占測(cè)點(diǎn)總數(shù)的79.7%，在不大于±15%以?xún)?nèi)占測(cè)點(diǎn)總數(shù)的93.2%，在不大于±20%以?xún)?nèi)占測(cè)點(diǎn)總數(shù)的98.3%，在不大于±30%以?xún)?nèi)占測(cè)點(diǎn)總數(shù)的100%，最大相對(duì)誤差為-27.2%，測(cè)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)差Se=8.7%。

(2)引水一潮最大流量線(xiàn)精度

測(cè)點(diǎn)相對(duì)誤差在不大于±10%以?xún)?nèi)占測(cè)點(diǎn)總數(shù)的86.4%，在不大于±15%以?xún)?nèi)占測(cè)點(diǎn)總數(shù)的98.3%，在不大于±20%以?xún)?nèi)占測(cè)點(diǎn)總數(shù)的100%，最大相對(duì)誤差18.8%，測(cè)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)差Se=6.8%。

(3)排水一潮最大流量線(xiàn)精度

測(cè)點(diǎn)相對(duì)誤差在不大于±10%以?xún)?nèi)占測(cè)點(diǎn)總數(shù)的95%，在不大于±15%以?xún)?nèi)占測(cè)點(diǎn)總數(shù)的96.7%，在不大于±20%以?xún)?nèi)占測(cè)點(diǎn)總數(shù)的100%，最大相對(duì)誤差為-16.8%，測(cè)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)差Se=6.1%。

(4)排水一潮水量線(xiàn)精度

測(cè)點(diǎn)相對(duì)誤差在不大于±10%以?xún)?nèi)占測(cè)點(diǎn)總數(shù)的70%，在不大于±15%以?xún)?nèi)占測(cè)點(diǎn)總數(shù)的93.3%，在不大于±20%以?xún)?nèi)占測(cè)點(diǎn)總數(shù)的98.3%，在不大于±25%以?xún)?nèi)占測(cè)點(diǎn)總數(shù)的100%，最大相對(duì)誤差為21.9%，測(cè)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)差Se=9.2%。

測(cè)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)差成果見(jiàn)表3。

表3 測(cè)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)差成果表

3.3 檢驗(yàn)分析

根據(jù)《水文資料整編規(guī)范》(SL247—2012)，對(duì)一潮引水平均流量、最大流量及一潮排水最大流量、排水一潮水量的綜合水位-流量關(guān)系線(xiàn)進(jìn)行符號(hào)檢驗(yàn)、適線(xiàn)檢驗(yàn)和偏離檢驗(yàn)。

(1)符號(hào)檢驗(yàn)

通過(guò)計(jì)算，馬甸港閘水文站水位-流量關(guān)系線(xiàn)均通過(guò)符號(hào)檢驗(yàn)。詳情見(jiàn)表4。

(2)適線(xiàn)檢驗(yàn)

通過(guò)計(jì)算，馬甸港閘水文站水位-流量關(guān)系線(xiàn)均通過(guò)適線(xiàn)檢驗(yàn)。詳情見(jiàn)表5。

(3)偏離檢驗(yàn)

通過(guò)計(jì)算，馬甸港閘水位站流量關(guān)系線(xiàn)均通過(guò)偏離檢驗(yàn)。詳情見(jiàn)表6。

綜上分析，馬甸港閘水文站一潮引水平均流量、最大流量及一潮排水最大流量、排水一潮水量的綜合水位-流量關(guān)系線(xiàn)均通過(guò)三項(xiàng)檢驗(yàn)，符合定線(xiàn)要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)馬甸港閘水文站2015—2019年水位流量關(guān)系曲線(xiàn)分析，綜合定線(xiàn)能夠滿(mǎn)足引排水流量(水量)的推求，但是僅限于正常堰流情況下推流，不適用于孔流情況下引排水的推流，對(duì)于工程運(yùn)行中偶爾出現(xiàn)的孔流引排水流量(水量)，必須根據(jù)實(shí)測(cè)資料進(jìn)行分析定線(xiàn)，在分析無(wú)果時(shí)直接采用實(shí)測(cè)資料進(jìn)行資料整編。

馬甸港閘正常引水、排水水位-流量關(guān)系分析成果具有系列較長(zhǎng)、測(cè)次多、代表性好、精度高的特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確推算出正常引水、排水條件下一潮水量、平均流量和最大流量。通過(guò)對(duì)馬甸港閘正常引水、排水5年資料綜合研究表明：在古馬干河、馬甸港閘工情已穩(wěn)定的情況下，該站可實(shí)行間測(cè)、校測(cè)代替常年施測(cè)。與馬甸港閘工況相似的閘站，也可以在進(jìn)行水位-流量關(guān)系分析的基礎(chǔ)上，實(shí)行間測(cè)、校測(cè)代替常年施測(cè)。

表4 水位-流量關(guān)系曲線(xiàn)符號(hào)檢驗(yàn)成果

表5 水位-流量關(guān)系曲線(xiàn)適線(xiàn)檢驗(yàn)成果

表6 水位-流量關(guān)系曲線(xiàn)偏離檢驗(yàn)成果