沂河塂上水文站單斷速關(guān)系分析報(bào)告

馬慶樓 王勇成

(江蘇省水文水資源勘測(cè)局徐州分局,江蘇徐州 221006)

沂河塂上水文站單斷速關(guān)系分析報(bào)告

馬慶樓 王勇成

(江蘇省水文水資源勘測(cè)局徐州分局,江蘇徐州 221006)

本文通過對(duì)塂上水文站測(cè)流斷面單斷速關(guān)系進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)兩者關(guān)系較好，符合規(guī)范定線精度，可以在測(cè)流中予以應(yīng)用。

沂河 垂線 單斷速分析

1 概況

沂河發(fā)源于沂蒙山區(qū)的魯山,與沭河并行南下,于邳州市齊村入我市境內(nèi),至苗圩附近注入駱馬湖。省界以上流域面積10522km2,駱馬湖以上11242km2,從河源至駱馬湖全長(zhǎng)333km,我市境內(nèi)長(zhǎng)45.5km。境內(nèi)主要支流有白馬河、浪青河、新戴河,皆由左岸匯入。塂上水文站位于邳州市港上鎮(zhèn)港西村西約750m的沂河上,該站建于1963年,當(dāng)時(shí)為雨量站,1971年改級(jí)為汛期水位站,1972年升級(jí)為水文站,流域面積10522km2,觀測(cè)項(xiàng)目有降水、水位、流量、泥沙、地下水、水質(zhì)及上、下游落差水位從而進(jìn)行河段落差分析。

該站警戒水位34.50m(廢黃河口基面以上米數(shù)),設(shè)站以來,實(shí)測(cè)最高水位35.59m(1974年8月14日),實(shí)測(cè)最大流量6380m3/s(1974年8月14日),最大年徑流量41.42億立方米(2003年)。塂上水文站洪水主要來自上游沂蒙山區(qū),洪水特性具有山溪性河流特征,來勢(shì)兇猛,陡漲陡落,測(cè)洪任務(wù)十分艱巨。

2 測(cè)站功能與水利工程情況

塂上水文站為國家重點(diǎn)站,完全控制沂河10522km2流域面積進(jìn)入駱馬湖的水、沙量。該站多年來為國家及省、市、縣各級(jí)防汛部門提供了許多重要水情信息,為防汛抗旱、水利規(guī)劃設(shè)計(jì)及水資源的分析計(jì)算提供了寶貴資料。沂河干流省界以上有8座攔河閘壩,它們是北社、斜午、葛溝、茶山、臨沂小埠東、李莊、土山、馬頭。

圖1 纜道斷面Vm/沿起點(diǎn)距分布圖

圖2 塂上水文站纜道測(cè)流斷面單斷速關(guān)系圖

該站上游55km左岸建有彭家道口分洪閘一座,該閘共19孔,每孔凈寬10m,設(shè)計(jì)最大分洪流量3000m3/s;上游51km右岸建有江風(fēng)口分洪閘,共7孔,每孔凈寬12m,設(shè)計(jì)最大分洪流量3000m3/s;上游20km處建有馬頭閘,在洪水期間,本站受其閘門調(diào)節(jié)影響。1997年8月20日由于上游馬頭閘突然倒閘,引起塂上水文站水位劇烈上漲,10分鐘水位漲幅達(dá)1.08m,1小時(shí)水位漲幅達(dá)3.02m,給站上洪水測(cè)驗(yàn)工作帶來很大困難。

3 現(xiàn)狀分析

本站流量測(cè)驗(yàn)方法多采用橋測(cè)、電動(dòng)纜道懸吊流速儀法,特大洪水時(shí)在橋上使用光電測(cè)速或水面浮標(biāo)法測(cè)流作為應(yīng)急方法。水位非常低時(shí)多采用懸桿懸吊流速儀法測(cè)流。

塂上水文站纜道測(cè)流斷面長(zhǎng)期使用10條測(cè)速垂線(起點(diǎn)距分別為60、100、140、180、220、250、280、320、360、400)進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn),一次測(cè)流歷時(shí)達(dá)半個(gè)小時(shí)左右。沂河水位暴漲暴落,進(jìn)行一次流量測(cè)驗(yàn)有時(shí)水位漲幅可達(dá)40cm;漲水時(shí)水草較多,鉛魚需要往返幾次才能完成一次流量測(cè)驗(yàn),因此漲水時(shí)測(cè)站人員通常需要整夜奮戰(zhàn)。近年來河床逐漸穩(wěn)定,為了減少測(cè)流歷時(shí),盡量避開較多水草,對(duì)塂上水文站纜道測(cè)流斷面進(jìn)行測(cè)速垂線的單斷速關(guān)系分析很有必要。

4 單斷速關(guān)系分析

4.1 單斷速關(guān)系分析的目的:減少勞動(dòng)強(qiáng)度,及時(shí)快速采集水情信息

4.2 單斷速關(guān)系分析步驟

(1)資料搜集:本次單斷速關(guān)系分析采用2009年5-9月常測(cè)法實(shí)測(cè)流量資料46份進(jìn)行分析。這46份流量測(cè)驗(yàn)資料的測(cè)流水位為28.80m～32.67m,測(cè)驗(yàn)流量為219m3/s～3540m3/s,詳細(xì)數(shù)據(jù)略。

(2)垂線位置的選取與單位流速的計(jì)算:通過點(diǎn)繪每一份流量計(jì)算表沿起點(diǎn)距分布圖(V為垂線平均流速,V為斷面平均流m速,具體見圖1)進(jìn)行單位流速的挑選。經(jīng)過反復(fù)比較,最終選定V100,V180,V250,這幾條垂線的流速進(jìn)行單位流速的計(jì)算。

圖3

5 單斷速關(guān)系線的應(yīng)用

5.1 適用范圍

此次分析是基于水位在28.80m～32.67m之間,流量在219m3/s～3540m3/s之間,所以單斷速關(guān)系曲線的適用范圍在符合規(guī)范基礎(chǔ)上可以適當(dāng)外延,即水位在28.80m～32.70m之間,流量在210m3/s～3550m3/s之間,超出此范圍采用常測(cè)法測(cè)驗(yàn)。

5.2 測(cè)驗(yàn)方法

只要施測(cè)起點(diǎn)距100、180、250m這3條垂線平均流速,取其平均值為Vd,再根據(jù)公式計(jì)算斷面平均流速。

5.3 流量計(jì)算

建立水位～面積關(guān)系曲線,根據(jù)測(cè)時(shí)水位查算斷面面積,再乘以斷面平均流速即為斷面流量。

[1]《水文測(cè)驗(yàn)學(xué)》,華東水利學(xué)院嚴(yán)義順主編,1984.10.

[2]《水文測(cè)驗(yàn)手冊(cè)》,中華人民共和國水利電力部水利司主編,1975.2.

[3]《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》,中華人民共和國水利部主編,1993.7.