利用河道槽蓄量推求斷面流量的方法

□許青松 □呂 冰 □藺曙光 □申振榮（商丘水文水資源勘測局）

一、水利工程概況

商丘市位于河南省東部，總面積10569km2，南北寬128km，東西長168km，屬淮河流域，分屬南四湖湖西區(qū)、渦河區(qū)、渦東諸河區(qū)。境內(nèi)1000km2以上的大型河道7條，全長393.9km；500～1000km2的中型河道 4 條，全長 310km；100～500km2的小型河道34條，全長1198km。全市現(xiàn)有設(shè)計流量在100m3/s以上的大中型攔河閘35座，以下的小型攔河閘84座，分水閘26座。這些水利工程的建立，破壞了河流的天然狀態(tài)，改變了河流水力特性，給流量測驗工作帶來了極大的不便。

二、水資源狀況

商丘市是個水資源十分貧乏的地區(qū)，全國人均水資源占有量為2200m3，商丘市人均為176m3，僅占全國人均水資源占有量的8%。地表水資源量，時空分布具有明顯的季節(jié)變化特征，由于地表匯流和攔河水閘調(diào)節(jié)蓄水作用，河川徑流主要集中在7～10月。區(qū)內(nèi)多年平均7～10月地表水資源量約占全年徑流量的55.1%，1～6月和11～12月的地表水資源量約占全年徑流量的44.9%。地表徑流具有年際變化較大的特點。

三、水利工程的運行情況

由于商丘市水資源十分貧乏，各水利工程在保證防汛的需要外，關(guān)閘蓄水已成了一個主要的任務(wù)，以此來滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，同時兼有補充地下水的作用。為此，各閘開閘期間，常常閘門開啟高度很低，河道流速極小，目前各水文站的測流儀器無法施測流量。為了計算通過各河道的水量，如何推求這種小流量，已是一個迫在眉睫的問題。

四、斷面流量推求方法

現(xiàn)以李集水文站為例，簡單闡述2008年8月3日8時～4日14時利用河道槽蓄量推求斷面流量的方法。

（一）測驗河段情況

李集水文站位于淮河流域洪澤湖水系毛河、河南省夏邑縣李集鎮(zhèn)司莊村，該站為毛河源頭站，控制流域面積176km2，站以上干流長度17.5km，站以上干流坡降為0.00022，支流李集溝在其上300m河道右側(cè)匯入。受下游2.7km處張莊閘蓄水影響，李集站常年有水，只有張莊閘開閘時，斷面處才能施測流量。在下游閘門開高較低時，河道流速極小，無法測流，在這種情況下，只有根據(jù)基本斷面處的水位變化，采用河道槽蓄變量推求斷面流量。

（二）繪制河道槽蓄量曲線

首先將斷面以上河道干、支流分為n段，假設(shè)流速儀測流斷面為1斷面，上一斷面為2斷面，1、2斷面間的河段為第一河段，以此類推，則第n河段為n斷面至n+1斷面之間的河段?，F(xiàn)以第一河段為例計算河道槽蓄量。首先實測1、2斷面的大斷面，并繪出它們的大斷面圖。再分別計算水位G1以下的斷面面積，可得：S11、S12，用鋼尺量出兩斷面間的距離L1，將該段看成一個近似棱臺，根據(jù)棱臺體積計算公式，可計算出第一段的體積V11：

以此類推，可分別計算出其他各河段水位G1以下的體積V12、V13、……、V1n，則可得 G1以下流速儀測流斷面以上的河道總體積V1：

按此方法可各計算出各水位級G1、G2、……G1n的河道體積V1、V2、……Vn，由此可繪制出李集水文站流速儀測流斷面以上毛河的河道槽蓄量曲線，曲線如下：

（三）計算河道槽蓄變量

從上圖可出查出當(dāng)水位為39.39m（8月3日8時水位）時，其槽蓄量 V1為 23.00×104m3；當(dāng)水位為 39.09 m（8月 4日14時水位）時，其槽蓄量V2為18.80×104m3。則槽蓄變量

（四）計算斷面流量

8月3日8時～4日14時的斷面流量Q由河道槽蓄變量（4.20×104m3）除以時長t（108000s）可得，即

五、結(jié)語

商丘市境內(nèi)閘壩眾多，水文站大多受閘壩蓄水回水影響，特別是閘站開啟高度較低時，河道流速極小，給流量測驗帶來極大不便。當(dāng)上游無地表徑流及河川基流匯入時，可利用河道槽蓄量變化推求斷面流量。當(dāng)上游有地表徑流及河川基流匯入時，有率定系數(shù)的堰閘可利用堰閘系數(shù)推求斷面流量；無率定系數(shù)的堰閘，可借用同流域或鄰近流域同類型堰閘的系數(shù)推求斷面流量。