雪野水庫西輸水洞水位流量關(guān)系率定

程　慧，張春玲，楊清海（.萊蕪市水文局，山東 萊蕪 700；.泰安市水文局，山東 泰安 7000）

雪野水庫西輸水洞水位流量關(guān)系率定

程慧1，張春玲2，楊清海2
（1.萊蕪市水文局，山東 萊蕪 271100；2.泰安市水文局，山東 泰安 271000）

【摘要】通過對2007—2013年雪野水庫西輸水洞45次流量資料分析，采用一元三次插值擬合定線方法對水位流量關(guān)系進行率定，率定成果經(jīng)三種檢驗均符合《水文資料整編規(guī)范》的精度要求，可以應(yīng)用到實際生產(chǎn)中去。同時根據(jù)本率定成果，對穩(wěn)定的人工渠道斷面實現(xiàn)流量間測，從而提高測驗效率，降低工作強度。

【關(guān)鍵詞】雪野水庫；渠道；水位流量；水文測驗

為提高水文監(jiān)測效率，對規(guī)則斷面多年水位流量測點分析，率定穩(wěn)定的水位與流量關(guān)系綜合曲線，可有效減少水文測驗次數(shù)，降低水文職工勞動強度。雪野水庫水文站是國家重點站，贏汶河主要控制站，肩負著向國家防總、山東省防汛指揮部、省水文局、萊蕪市防辦等的報汛任務(wù)。2006年，該水庫通過除險加固工程，對水庫進行大壩加固、溢洪閘、輸水洞進行改造，改造后輸水洞常年放水，用于發(fā)電和灌溉。由于發(fā)電主要在晚上，給測驗工作帶來不便，加之閘門變動頻繁，測驗任務(wù)較重，探索新的測驗方式勢在必行。

1　工程概況

雪野水庫位于黃河流域大汶河水系贏汶河干流的中上游、山東省萊蕪市雪野旅游區(qū)境內(nèi)。水庫于1959-11開工建設(shè)，1966-07完工，控制流域面積為444km2，總庫容為2.21億m3，樞紐工程由主副壩、放水洞、溢洪道（閘）和發(fā)電站組成，是一座以防洪為主、兼有工農(nóng)業(yè)供水、發(fā)電、旅游等綜合利用的大（2）型水庫。

水庫西輸水洞位于水庫大壩的西側(cè)，進口距大壩垂直距離約150m，輸水洞渠長500m，均為順直渠道，渠道分入水口、閘門、涵洞、水電機組、出口下30m到達斷面，形狀為矩形，其寬5.7m，深4.15m，設(shè)計流量30m3/s。其斷面架設(shè)纜道，右岸設(shè)水位計房。斷面除受水位（水深）影響外，受其他影響較小，率定關(guān)系線成為可能。

2　測驗資料分析

2.1流量測次布設(shè)分析

根據(jù)《水工建筑物測流規(guī)范》要求，率定分析測驗，應(yīng)積累不少于3年至少30次的實測資料。2007—2013年底，雪野水庫壩上及西輸水洞水位同時觀測，在閘下30m斷面設(shè)纜道房及自記水位計，并在開閘放水時進行流量測驗，7年共施測流量45次。放水水位均在25cm以上，最高達1.42m；不放水時，輸水洞渠道干涸。通過分析實測流量資料，分布均勻，測次合理，滿足率定要求。

2.2垂線、測點布設(shè)分析

根據(jù)《河道流量測驗規(guī)范》要求，河(渠)道寬度流量精確測驗最少測速垂線數(shù)目不能少于5條。該輸水洞渠道底寬5.7m，上口寬5.7m，為滿足測驗規(guī)范要求，故布設(shè)5條測速垂線。由于受上游水流發(fā)電機組影響，水位漲落速度快、暴漲暴落，所測流量對應(yīng)水位分布在低水和中高水?dāng)嗝媪魉偈軆砂稕_擊，纜道隨流速左右擺動幅度較大，不宜采用多點法。所測資料符合測驗規(guī)范要求。

2.3水深測驗分析

2006年，雪野水庫除險加固后，對輸水洞測驗斷面進行了局部改造，并新設(shè)浮子式自記水位計1套，幾年來，運轉(zhuǎn)正常。流量測驗完全參照《河道流量測驗規(guī)范》進行，斷面基本水尺水位由水尺讀數(shù)代替（水尺讀數(shù)即為水深）。

3　水位流量關(guān)系線分析

雪野水庫西輸水洞水位流量關(guān)系線，實測流量45次，全部取用流量點定線，測點均勻分布在水位流量關(guān)系曲線（圖省略）兩側(cè)。

3.1符號檢驗

檢驗所定水位流量關(guān)系曲線兩側(cè)測點數(shù)目分配是否均衡合理。借以判斷關(guān)系曲線是否正確，其計算公式：

式中：n為總測次；k為負號個數(shù)；α為顯著性水平；u為計算統(tǒng)計量；u1－α/2為統(tǒng)計量查表取1.15。取n=45，k=20，α=0.25，計算得u=0.30。

新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院點加團隊自1998級本科生為實施范圍，在本科生培養(yǎng)中推行科研團隊——小組二元育人模式，該模式對本科生管理更具有針對性，團隊成員科研素質(zhì)明顯提高，推行模式二十年來使本科生在有限的活動資源和空間條件下，滿足了應(yīng)用創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求。推行該模式不僅在培養(yǎng)具備綜合科研素質(zhì)的優(yōu)秀醫(yī)學(xué)人才上有著重要意義，而且有助于全國高校本科生科研素質(zhì)培養(yǎng)模式的探索，對全國尚未形成統(tǒng)一的學(xué)生科研素質(zhì)培養(yǎng)機制提供借鑒。

因為，u＜u1－α/2，所以檢驗合理。

3.2適線檢驗

按水位遞升次序，檢驗實測點偏離曲線正負號的排列情況。借以檢查定線有無明顯系統(tǒng)偏離，其應(yīng)用公式：

式中：k為正負號變換次數(shù)；其余同前。取n= 45，k=20，α=0．05，計算得u=－1.06，查表 u1－d= 1.28。

因為，u=－1.06，u＜u1－a所以檢驗合理。

3.3偏離數(shù)值檢驗

檢驗測點偏離關(guān)系曲線的平均偏離值（即平均相對誤差）是否在合理范圍內(nèi)，借以用數(shù)據(jù)論證曲線確定是否合理，計算公式：

式中，Pi為測點與關(guān)系曲線的相對偏離值；n為測點總數(shù)；P為平均相對偏離值；SP為標準差；S 為P的標準差；t為統(tǒng)計量，給定的顯著性水平α=0.10，k為45，查表得t1－α/2=1.69。經(jīng)計算得：S=0.236；SP=3.52%；t=0.112。

因為t＜t1－α/2即認為合理。

3.4標準差檢驗

實測流量點偏離關(guān)系曲線的標準差，計算為3.5%，小于一類站最小標準4.0%，符合《水文資料整編規(guī)范》的相關(guān)要求。

水位流量關(guān)系曲線確定后進行三項檢驗和標準差計算，低水最大偏離10.1%，低水時偏離值大于8%的點子有1個，占總數(shù)的2.2%；高水最大偏離8.3%；高水時偏離值大于5%的有3個，占總數(shù)的6.6%。

4結(jié)論

利用一元三次插值法擬合曲線進行率定分析得知：雪野水庫西輸水洞放水洞水位流量關(guān)系相對比較穩(wěn)定，定線方法、定線精度符合要求，可用于實際生產(chǎn)中。水位流量關(guān)系曲線符合水文資料整編規(guī)范精度要求，此關(guān)系曲線及其擬合公式在水庫渠道的過水流量推算中使用方便，操作簡單?？梢越Y(jié)合水位自動監(jiān)測，間接實現(xiàn)流量的實時在線監(jiān)測。

5建議

分析中雖然渠道擬合的水位流量關(guān)系曲線關(guān)系比較好，但是《水工建筑物測流規(guī)范》規(guī)定當(dāng)精度符合要求時，所建立的關(guān)系線或關(guān)系式可用于推求流量，以后每隔3～5年應(yīng)監(jiān)測1次，因此建議在使用過程中，應(yīng)結(jié)合水庫放水對流量實行監(jiān)測，以驗證其渠道的各項水力因素是否發(fā)生變化，若發(fā)生變化，應(yīng)及時修訂此關(guān)系曲線。

由于調(diào)水量相對較為平穩(wěn)，本次流量率定水位變幅范圍僅為0.30～1.42m，以后調(diào)水中若超過此變幅范圍時，應(yīng)隨時加測流量，不宜采用延長水位流量關(guān)系線法，以確保推算水量的精度。

通過流速儀高中低實測流量測驗數(shù)據(jù)進行對比分析，率定出合理的、符合實際的可靠關(guān)系曲線，通過水位或水深來推求流量，精度和誤差符合《水文資料整編規(guī)范》中的有關(guān)技術(shù)指標。曲線的確定有利于該站開展流量間測，減輕水文測驗人員的測驗工作強度，節(jié)省了一定的物力財力。

參考文獻

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[2]河流流量測驗規(guī)范GB50179—93[S]．中國水利水電出版社．1994．

[3] 水文年鑒編印規(guī)范SD244－87[S]．中國人民共和國水利電力部．1988．

（責(zé)任編輯趙其芬）

【中圖分類號】TV12

【文獻標識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-06-0048-02

收稿日期：2015-01-14

作者簡介：程慧(1975—)，男，工程師