中泓浮標(biāo)系數(shù)分析及應(yīng)用

【摘要】中泓浮標(biāo)法測(cè)流是水文測(cè)站搶測(cè)大洪水常用的一種快捷、實(shí)用的方法，但根據(jù)規(guī)定要求，中泓浮標(biāo)系數(shù)要在每次測(cè)流后進(jìn)行分析采用，對(duì)于一些優(yōu)化測(cè)驗(yàn)的站或者洪水暴漲暴落的站來(lái)說(shuō)，由于實(shí)測(cè)資料有限，每次中泓浮標(biāo)法測(cè)流過(guò)后都進(jìn)行中泓浮標(biāo)系數(shù)分析是有困難的，尤其是優(yōu)化測(cè)驗(yàn)站，用中泓浮標(biāo)法校測(cè)大洪水無(wú)論從測(cè)驗(yàn)方法、測(cè)驗(yàn)精度都是最佳選擇，為了確定中泓浮標(biāo)系數(shù)，本文分析了楊家坡（二）站建站以來(lái)所采用的中泓浮標(biāo)系數(shù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，楊家坡（二）站歷年采用的中泓浮標(biāo)系數(shù)都接近于某一個(gè)常量，通過(guò)反算驗(yàn)證，這個(gè)常量可以作為楊家坡（二）站的中泓浮標(biāo)系數(shù)。本文也為一些優(yōu)化測(cè)驗(yàn)的站或者洪水暴漲暴落的站進(jìn)行中泓浮標(biāo)系數(shù)分析提供一個(gè)思路，希望對(duì)大家有幫助。

【關(guān)鍵詞】中泓浮標(biāo)；流量測(cè)驗(yàn)；系數(shù)：

楊家坡（二）站是國(guó)家基本水文站，黃河水情報(bào)汛站，三類(lèi)精度流量站、三類(lèi)精度泥沙站，位于山西省臨縣叢羅峪鎮(zhèn)葫蘆旦村，地理位置為東經(jīng)110°44′，北緯37°47′。1956年11月建站，由于當(dāng)時(shí)建站地點(diǎn)距黃河口太近，容易受黃河洪水頂托，影響測(cè)驗(yàn)，所以于1963年1月上遷1km改為楊家坡（二）站觀測(cè)至今，集水面積：283km2，距河口距離：2.2km。

由于楊家坡（二）站基本水尺斷面水位流量關(guān)系較好，呈單一線，所以2012年根據(jù)中游局安排對(duì)本站的歷年水位流量關(guān)系進(jìn)行了分析研究，提出了優(yōu)化測(cè)驗(yàn)方案，經(jīng)水文局批準(zhǔn)，于2013年黃委會(huì)中游水文水資源局技術(shù)科以（黃中技2013<6>號(hào)）文，正式批準(zhǔn)了楊家坡站優(yōu)化測(cè)驗(yàn)方案。

根據(jù)（黃中技2013<6>號(hào)）文中楊家坡站的優(yōu)化測(cè)驗(yàn)方案及優(yōu)化測(cè)驗(yàn)批準(zhǔn)后的《楊家坡（二）站測(cè)站任務(wù)書(shū)》要求，當(dāng)楊家坡（二）站發(fā)生超大洪水時(shí)要采用比降面積法測(cè)流校測(cè)優(yōu)化曲線，但是由于最近根據(jù)水文局關(guān)于水文測(cè)驗(yàn)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化要求，榆次勘測(cè)局決定當(dāng)楊家坡水文站發(fā)生超大洪水時(shí)至少要采用中泓浮標(biāo)法測(cè)流來(lái)校測(cè)優(yōu)化曲線，標(biāo)準(zhǔn)更高一些，精度更好一些。

根據(jù)水文測(cè)驗(yàn)手冊(cè)要求，“中泓浮標(biāo)系數(shù)應(yīng)經(jīng)分析確定”，為了在本站發(fā)生超大洪水能采用中泓浮標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)流量，采用合理的中泓浮標(biāo)系數(shù)，故進(jìn)行本次研究分析。

1、測(cè)驗(yàn)河段概況

楊家坡（二）站測(cè)驗(yàn)河段河床為沙卵石組成。秋季稍有沖刷，其余季節(jié)變化較小，測(cè)驗(yàn)河段內(nèi)，兩岸皆有非整體性護(hù)岸，土岸部分較少，因此各級(jí)水位的坍岸現(xiàn)象較為少見(jiàn)，各級(jí)水位均無(wú)回流、死水現(xiàn)象，低水時(shí)時(shí)有岔流、串溝發(fā)生。

基本斷面上游200米右岸及150米左岸各有一小支溝，雖對(duì)測(cè)驗(yàn)影響不大，但在附近降水較大時(shí)，其洪水變化表現(xiàn)為漲落急劇，往往不易控制。在上比降斷面，主流靠右岸，而基本斷面主流又靠左岸，這樣使中水時(shí)略有橫比降。基本斷面下游250米處為一彎道，高水時(shí)有控制水位～流量關(guān)系的作用。

測(cè)驗(yàn)河段上下游無(wú)任何水工建筑物，所以測(cè)驗(yàn)河段水流不受任何水工建筑物影響。

2、中泓浮標(biāo)系數(shù)確定

2.1中泓浮標(biāo)系數(shù)確定方法

為了確定本站中泓浮標(biāo)系數(shù)，本次搜集了自1988年至今的所有年份的全斷面浮標(biāo)流量原始記載資料及中泓浮標(biāo)流量測(cè)驗(yàn)原始記載資料，從中統(tǒng)計(jì)與研究中泓浮標(biāo)系數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)分析法來(lái)確定本站的中泓浮標(biāo)系數(shù)，并進(jìn)行合理性分析。

2.2中泓浮標(biāo)系數(shù)確定

2.2.1數(shù)據(jù)分析法確定中泓浮標(biāo)系數(shù)

根據(jù)楊家坡（二）站1988年以來(lái)的實(shí)測(cè)全斷面浮標(biāo)流量原始記載，其中中泓浮標(biāo)系數(shù)是根據(jù)歷次實(shí)測(cè)全斷面浮標(biāo)流量中中泓部分浮標(biāo)平均虛流速與過(guò)水?dāng)嗝嫫骄魉僦戎邓?。根?jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算所得數(shù)據(jù)來(lái)看，除1994年8月5日第30次流量所計(jì)算中泓浮標(biāo)系數(shù)偏小，其余均在0.65-0.72之間。1994年8月5日第30次流量根據(jù)點(diǎn)繪的流速和水深分布圖，可以看出中泓部分流速分布較高和水深不對(duì)應(yīng)，這是造成由這次流量計(jì)算的中泓浮標(biāo)系數(shù)偏小的原因，所以本次分析不采用此次資料。

2.2.2圖解法確定中泓浮標(biāo)系數(shù)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)的歷年全斷面浮標(biāo)流量測(cè)次中的斷面平均流速與中泓部分浮標(biāo)平均虛流速建立相關(guān)關(guān)系，將歷次斷面平均流速與中泓部分浮標(biāo)平均虛流速對(duì)應(yīng)點(diǎn)據(jù)點(diǎn)繪到關(guān)系圖中，通過(guò)點(diǎn)群中心繪制一條直線，通過(guò)不斷調(diào)整擬合，圖中直線兩邊點(diǎn)據(jù)分布基本均勻，通過(guò)Excel表對(duì)直線進(jìn)行分析，其斜率為0.68。

2.2.3歷年采用的中泓浮標(biāo)系數(shù)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，1988年以來(lái)的6次中泓浮標(biāo)流量測(cè)次中，其中5次中泓浮標(biāo)系數(shù)采用0.69，2012年的一次采用0.66。

2.2.4中泓浮標(biāo)系數(shù)的確定

根據(jù)上述兩種方法確定的中泓浮標(biāo)系數(shù)結(jié)合歷年采用的中泓浮標(biāo)系數(shù)，本次分析認(rèn)為采用0.68是比較合理的。

3、合理性分析

根據(jù)本次確定的中泓浮標(biāo)系數(shù)對(duì)歷年實(shí)測(cè)流量進(jìn)行返算，用歷年實(shí)測(cè)流量作為真值，用本次確定的中泓浮標(biāo)系數(shù)返算的流量作為樣本，進(jìn)行分析，如果各種誤差均在允許范圍之內(nèi)，說(shuō)明本次分析的中泓浮標(biāo)系數(shù)是符合要求的，否則就不合理.

根據(jù)計(jì)算結(jié)果分別計(jì)算歷年實(shí)測(cè)斷面流量與新確定的中泓浮標(biāo)系數(shù)返算的流量進(jìn)行相對(duì)誤差、系統(tǒng)誤差及隨機(jī)不確定度計(jì)算，

相對(duì)誤差在-5.8%～4.4%之間，小于8%；

計(jì)算得系統(tǒng)誤差為0.4%，小于2%；

經(jīng)計(jì)算置信水平為95%的隨機(jī)不確定度為2.1%，小于11% ；因此三項(xiàng)指標(biāo)均符合中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（SL247-1999）《水文資料整編規(guī)范要求。

4、結(jié)論

1）、楊家坡（二）站中泓浮標(biāo)系數(shù)為0.68。

2）、.本次分析收集了楊家坡（二）站歷年來(lái)中高水15次實(shí)測(cè)流量資料（再以前的資料收集不到），根據(jù)不同來(lái)水來(lái)沙條件及不同的風(fēng)向風(fēng)力情況進(jìn)行分析，中泓浮標(biāo)系數(shù)分析方法及檢驗(yàn)符合規(guī)范精度要求，可在三類(lèi)精度的楊家坡（二）站高水時(shí)使用。

3）、當(dāng)測(cè)驗(yàn)河段內(nèi)測(cè)站控制發(fā)生重大變化時(shí)，應(yīng)重新分析中泓浮標(biāo)系數(shù).

參考文獻(xiàn)：

[1]楊立敏. 碧口水文站中泓浮標(biāo)系數(shù)試驗(yàn)分析[J]. 甘肅水利水電技術(shù)， 2017， 53（10）：21-24.

[2] 溫得平， 高玉方， 溫川. 青海省千瓦鄂博（二）水文站中泓浮標(biāo)系數(shù)分析與探討[J]. 水利科技與經(jīng)濟(jì)， 2015（4）：72-73.