石佛寺水庫泄流關(guān)系曲線率定方法研究

范雪芬

（遼寧省石佛寺水庫管理局，遼寧 沈陽 110166）

1 研究背景

石佛寺水庫泄洪閘凈寬200 m，總寬248.5 m，設(shè)有16孔平頂堰，堰頂高程41.0 m，每孔凈寬12.5 m，閘門為異型雙扉平面鋼閘門，卷揚上拉式啟閉。泄洪閘由上游引渠、進口段、閘室控制段、下游消能防沖段、尾渠段組成，縱向全長1250 m，校核洪水位時最大泄流量7932 m3/s。

水庫泄洪閘自投入運行以來，出庫流量一直以初設(shè)資料和水力學(xué)公式計算，沒有實測設(shè)備校核，不能滿足水庫正常運行管理的需要。2010年洪水通過泄洪閘計算出庫流量2900 m3/s，而下游馬虎山水文站實測2580 m3/s。此項研究成果較準確地計算泄洪閘出庫流量，為防洪調(diào)度系統(tǒng)提供基礎(chǔ)資料，對遼河干流的防洪調(diào)度工作有深遠的意義。

2 測驗方法

考慮到水庫泄流設(shè)備運行頻率、自身狀況及河流測流條件等因素，在閘門下游200 m處布設(shè)測流斷面，對閘門泄流量進行實測。同時，在測流斷面附近及閘門上游各布設(shè)一組水尺，用實測流量點繪一組閘門上下游水位落差～閘門開啟高度～下泄流量關(guān)系曲線，根據(jù)閘門開啟高度和上下游水位落差，推算閘門下泄流量。

在流量測驗斷面利用低索來回拉動ADCP進行閘門下泄流量測驗，在壩下人工觀測水位，在壩上使用自記水位觀測水位。在不同壩上水位、不同閘門開啟高度情況下布置測流測次、觀測壩上水位、觀測壩下水位。

由于石佛寺水庫處于平原地區(qū)，平板閘寬頂堰高程與下游河道無明顯落差，造成泄洪時處于半淹沒、半自由出流狀態(tài)，用泄洪建筑物推求下泄流量，其各種系數(shù)隨淹沒程度而改變，很難確定固定的數(shù)值，因此，沒有率定出水工建筑物公式中的各種系數(shù)。用孔流公式

據(jù)此計算出下泄流量，與率定曲線查得的流量進行對比分析，其相對誤差范圍為0.3%～9.1%，整體標準差為4.84%，符合水文測驗規(guī)范。

根據(jù)實測流量、壩上壩下水位差、閘門開啟高度建立關(guān)系曲線。根據(jù)石佛寺水庫目前運行的最高水位及平水期所保證的水庫水位，共施測8種不同閘門開啟高度的流量組，建立8組關(guān)系曲線，各組曲線上的流量為單孔泄流量。由于條件所限，缺少大洪水期間的實測流量，即壩上、壩下水位差較小的部分，根據(jù)其他實測點做了相應(yīng)的延長，實測流量成果見表1。壩上、壩下水位差～閘門開啟高度～下泄流量關(guān)系曲線見圖1。

3 影響精度分析

影響測驗精度及定線精度因素主要有：

1）壩下水位觀測精度，主要為風浪、人為因素等。

2）流量測驗精度受所設(shè)測驗斷面位置限制，離閘門偏近，靠近兩岸邊出現(xiàn)回水現(xiàn)象，斷面水面寬偏大、水深偏小，影響ADCP使用精度。

3）壩下斷面水位流量關(guān)系，受附近下游修建高速公路橋影響，阻斷部分河道，造成率定期間斷面輸水能力發(fā)生變化，使水位流量關(guān)系紊亂。

表1 石佛寺水庫壩上、壩下水位差～閘門開啟高度～下泄流量實測流量成果表

續(xù)表1

圖1 壩上、壩下水位差～閘門開啟高度～下泄流量關(guān)系曲線

4）流量測驗斷面布設(shè)在閘下200 m處，靠近消力池，在調(diào)整閘門開啟高度時，測驗斷面附近造成很大的紊流，需要一段時間才能穩(wěn)定，流量測驗精度比較可靠。

5）所建立壩上、壩下水位差～閘門開度～下泄流量關(guān)系曲線及壩下斷面水位流量關(guān)系曲線主要受下游河道行洪能力影響，在實際應(yīng)用過程中，會出現(xiàn)一定的偏差，需要定期矯正。

4 結(jié)語

由于天然來水、水庫調(diào)度及水庫運行所限，不能實測太多的實測流量，故采用綜合定線的方法，精度能滿足水文資料整編精度要求。在有條件情況下，對所擬合曲線進行實測、校核、校正，以便滿足推流要求。