孝感市新溝水文站間測分析

夏靜

【摘要】：為適應(yīng)當(dāng)前孝感市區(qū)域水文站網(wǎng)不斷擴大、功能日趨完善、水文監(jiān)測自動化程度穩(wěn)步提升的需求，孝感水文局積極踐行“大水文”發(fā)展理念，全面深化改革，提升能力，深化應(yīng)用，創(chuàng)新“三個體系”，即水文測報監(jiān)測、優(yōu)化水文測報服務(wù)、完善水文測報管理體系，逐步推進以“自動為主、人工為輔，巡測為主、駐測為輔，常規(guī)監(jiān)測為主、應(yīng)急監(jiān)測補充”的水文監(jiān)測模式，強力推進水文新技術(shù)的應(yīng)用、水文自動化和優(yōu)先開展巡測。

根據(jù)《水文巡測規(guī)范》技術(shù)要求，結(jié)合新溝水文站設(shè)站目的和功能需求等實際情況，現(xiàn)對新溝水文站間測分析進行探討。

【關(guān)鍵詞】：新溝水文站；間測；分析

1、測站概況

新溝水文站設(shè)立于1971年5月，位于湖北省漢川市新溝閘，為國家重要站，觀測項目有水位、流量、水質(zhì)，屬一類精度堰閘站。該站為漢北河出口控制站之一，測驗河段為人工開挖河道，河道順直，河床由粘壤土組成，斷面基本穩(wěn)定，該站斷面水流除受本閘開、關(guān)閘影響外，還受民樂閘、東山頭閘、新溝船閘啟閉影響。

2、流量整編

新溝水文站流量資料整編目前采用水力學(xué)公式法推流，各流態(tài)流量系數(shù)關(guān)系線下部、中上部的劃分值：淹堰：ΔZ/hu在0.063以下為下部，ΔZ/hu在0.063以上為中上部；淹孔：e/ΔZ值在2583以下為下部，e/ΔZ值在2583以上為中上部；由孔：e/hu在0.286以下為下部，e/hu在0.286以上為中上部。由堰h(yuǎn)u在0.50-2.50范圍內(nèi)采用綜合平均系數(shù)C1=1.35。

本站歷年出現(xiàn)的流態(tài)情況為自由堰流、淹沒堰流、自由孔流、淹沒孔流四種流態(tài)。

本站使用的流量計算公式與相關(guān)關(guān)系均與規(guī)范一致，推流公式詳見表1堰閘流量計算公式。

表1堰閘流量計算公式

公式編號 流量計算公式 相關(guān)關(guān)系 流態(tài)

1 Q=C1Bhu3/2 hu- C1 自由堰流

2 Q=бC1Bhu3/2 △Z/hu-бC1 淹沒堰流

6 Q=M2Be（△Z）1/2 e/△Z-M2 淹沒孔流

4 Q=M1Be（hu-hc）1/2 e/ hu -M1 自由孔流

備注 Q-流量，m3/s；Zu-上游水位，m；Zl-下游水位，m；Za-閘底或堰頂高程，m；C1-自由堰流流量系數(shù)；B-閘孔開啟總寬，m；hu-上游水頭，hu=Zu-Za，m；hc-收縮斷面處水深；бC1-淹沒堰流流量系數(shù)；△Z-上下游水位差，

△Z=Zu-Zl，m；e-閘門開啟高度，m；M1、M2-自由、淹沒孔流流量系數(shù)。

3、流量資料分析與處理

3.1 資料選用

新溝閘是漢北河排水入漢江的咽喉，是漢川市所轄漢江干堤和漢北河堤的起點，本站測驗河段為人工開挖河道，河床由粘壤土組成，斷面穩(wěn)定，無沖淤?，F(xiàn)對18年的實測流量資料進行分析計算，得出各流態(tài)間測分析結(jié)果。

本站于1996年底將閘下游30m處，堆積的石塊壩全部拆除，各種流態(tài)的關(guān)系線分成兩個系列：挖壩前是一個系列，挖壩后另一個系列。兩個系列自成體系。選1997、1998、1999三年資料進行分析。由于2001年該閘全面維修加固，使閘底高程發(fā)生變化，由原來的18.00m變?yōu)?8.39m，閘孔高度由9.00m變?yōu)?.61m，閘門孔數(shù)不變。

3.2 分析方法

將所選資料系列點繪于同一張圖紙上，若歷年關(guān)系曲線基本一致，逐年不呈系統(tǒng)變化，通過點群重心綜合一條曲線，并與各年關(guān)系曲線比較，分別計算其相對誤差，且其最大相對偏差符合《水文巡測規(guī)范》（SL195-2015）中4.5.8表8允許誤差規(guī)定時，可以實行間測。

3.2.1 淹沒堰流分析

選最近連續(xù)三年（1997～1999）資料點繪于同一張圖紙上，這三年的關(guān)系曲線基本一致，不呈系統(tǒng)變化。可以定出一條綜合曲線，作綜合曲線的方法是：將關(guān)系線的相關(guān)因素△z/hu均勻分成30級計算每級流量系數(shù)σC1的平均值，然后將計算得到的30個點子點繪到同一張圖紙上得到一光滑曲線即為綜合曲線。最后分別計算每條曲線與綜合曲線的相對偏差。將關(guān)系曲線分成中上、下兩部分，其劃分方法是按《水文資料整編補充規(guī)定》4.1.4（2）要求：從關(guān)系曲線底部零開始向上計算，占全變幅的30%以下為下部，以上為關(guān)系曲線中、上部。然后將每部分的相對偏差與允許誤差指標(biāo)進行比較。按一類精度站分析，其最大偏離誤差未超過允許誤差?！鱶/hu在0-0.21范圍內(nèi)可實行間測。

3.2.2 淹沒孔流分析

選取1997、1998、1999三年資料。三年的線型基本一致，無系統(tǒng)變化?？梢远ǔ鲆粭l綜合曲線。定綜合線的方法與淹堰一致，將相關(guān)因素e/△z均勻分成30級，分別計算每條曲線上流量系數(shù)M2與相應(yīng)綜合線上M2的相對偏差。對其中上、下部分逐一比較，（曲線的中上、下部劃分方法與淹堰一致）按一類精度站要求，其相對偏差均未超過允許誤差范圍，淹孔在0～8610范圍內(nèi)可實行間測。

3.2.3自由堰流分析

建站以來，該流態(tài)出現(xiàn)的機遇很少，僅1998年出現(xiàn)過，且出流時間短、水量小，只占年水量的3%以內(nèi)，故定出一條綜合曲線，hu在0.50～2.50范圍內(nèi)采用1998年實測平均系數(shù)C1=1.35。

3.2.4自由孔流分析

由孔與由堰一樣，出現(xiàn)的機遇相當(dāng)少，且出流時間短，對水量影響甚微。僅占年水量3%以內(nèi)，故定出一條綜合曲線，e/hu在0.04～0.999范圍內(nèi)采用實測綜合關(guān)系線推流。

結(jié)論

新溝站歷年的相關(guān)因素與流量系數(shù)之間的關(guān)系線與相應(yīng)的綜合線間的相對誤差都比較小，可實行間測，具體情況如下：

淹沒堰流：相關(guān)因素△z/hu值在0～0.21范圍內(nèi)可實行間測10年測1年；

淹沒孔流：相關(guān)因素e/△Z值在0～900范圍內(nèi)可實行間測10年測1年；

自由堰流：相關(guān)因素hu在0.50～2.50范圍內(nèi)采用1998年實測平均系數(shù)C1=1.35，可實行間測10年測1年；

自由孔流：相關(guān)因素e/hu在0.04～1.0范圍內(nèi)采用1997-2005年實測關(guān)系線推流，可實行間測10年測1年。

通過積極開展水文測站測驗方式方法分析與研究，論證適應(yīng)新形勢的水文監(jiān)測組織方式、管理方式和生產(chǎn)方式，可以加快構(gòu)建適應(yīng)社會發(fā)展和行業(yè)發(fā)展的水文測報監(jiān)測體系、服務(wù)體系和管理體系，努力推動孝感水文監(jiān)測業(yè)務(wù)改革發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]《水文巡測規(guī)范》（SL195-2015）.

[2]《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）.

[3]《水工建筑物與堰槽測流規(guī)范》（SL537-2011）.