水文站測驗河段糙率分析研究

（云南省水文水資源局紅河分局 蒙自 661199 山東省調(diào)水工程技術(shù)研究中心 濟南 250000）

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展對水文資料成果需求的日益增長，實現(xiàn)水資源永續(xù)利用對水文工作提出了更高更新的要求。近年來，社會經(jīng)濟的快速發(fā)展不同程度地改變了河流的水沙情勢，使云南省水文測驗河段的復(fù)雜性更加突出，從資料審查的結(jié)果來看，因水文測驗環(huán)境的改變，各種測驗系數(shù)的不合理性也不斷顯現(xiàn)，甚至在一定程度上影響到部分測站的流量測驗精度。針對云南省大部分水文站的測驗河段糙率一直沿用著“經(jīng)驗值”或多年前“分析值”的實際情況，為進一步加強全省水文測驗工作、保證流量資料測驗精度，從2007年起在全省范圍內(nèi)開展測驗并收集測驗河段糙率分析資料，通過2007～2016年10年的辛勤測驗，積累了大量的分析資料，并在此基礎(chǔ)上對云南省水文站測驗河段糙率進行分析研究。

1 水文站分布概況

云南省地處祖國西南邊陲，北回歸線橫貫?zāi)喜?，東部與貴州省、廣西壯族自治區(qū)為鄰，北部同四川省相連，西北部緊倚西藏自治區(qū)，西部同緬甸接壤，南部同老撾、越南毗連，轄16個州、市，國土面積39.4萬km2。省境內(nèi)河流眾多，有長江、珠江、紅河、瀾滄江、怒江、伊洛瓦底江6個流域水系。分布了156個水文站。

2 河段糙率測驗情況

河段糙率測驗工作在云南省轄區(qū)內(nèi)各水文站開展，從工作布置、組織實施到測驗分析成果的形成歷經(jīng)10年時間，并在2009年、2016年分別進行了2次分析。具體工作主要從各水文站的測驗條件、分析計算方法選擇、精度評定等幾方面進行。依據(jù)10年的系統(tǒng)比測資料，對各水文站測驗河段糙率進行了歸納，并得出初步分析成果。通過對各水文站測驗河段的變化情況、比測分析資料的可靠性及分析結(jié)論的合理性等方面認真細致的研究，確定2次分析可以采用測驗河段糙率的水文站站數(shù)為70站，其中長江流域15站，珠江流域17站，紅河流域19站，瀾滄江流域11站，怒江流域4站，伊洛瓦底江流域4站。未能分析研究站數(shù)86站，其中長江流域28站，珠江流域9站，紅河流域8站，瀾滄江流域22站，怒江流域12站，伊洛瓦底江流域7站。

3 測驗河段糙率分析研究方法

測驗河段糙率分析研究工作主要依據(jù)《水工建筑物與堰槽測流規(guī)范》（SL 537-2011）規(guī)定方法進行，其測驗河段糙率采用分析研究方法如下:

測驗河段糙率分析均依據(jù)各站實測資料，由多點法測速資料或相對水深0.6一點法測速資料與同步觀測的比降資料，根據(jù)連續(xù)方程和曼寧公式分析求出測驗河段糙率。分析計算公式為:

式中:Q—流量，m3/s；

A—斷面面積，m2；

—斷面平均流速，m/s；

n—河床糙率；

R—水力半徑，m，R=A/L（L為濕周長）；

S—水面比降。

4 測驗河段糙率誤差控制

測驗河段糙率誤差控制包括測驗誤差控制和分析誤差控制。測驗誤差控制表現(xiàn)在測驗過程中對測流實機把握，測驗過程中水深、起點距、流速測量控制，最終體現(xiàn)在對分析過程中對比降誤差控制。分析誤差控制用比降相對誤差和流量計算誤差體現(xiàn)。

設(shè)S1為觀測比降，S為實際比降，則比降相對誤差為:

流量計算誤差為:

水位觀測的誤差越大，水面比降的誤差也越大，流量計算的誤差相應(yīng)也越大。計算的流量將隨著比降的偏小而偏小，隨著比降的偏大而偏大。在分析研究工作中對一些不合理的觀測值舍棄不用。

5 測驗河段糙率分析研究成果

通過對6個流域70個水文站測驗河段糙率分析研究成果得到，長江流域測驗河段糙率范圍為0.009～0.087，珠江流域測驗河段糙率范圍為0.010～0.134，紅河流域測驗河段糙率范圍為0.006～0.096，瀾滄江流域測驗河段糙率范圍為0.010～0.089，怒江流域測驗河段糙率范圍為0.040～0.059，伊洛瓦底江流域測驗河段糙率范圍為0.015～0.060。

6 測驗河段糙率影響因素及建議

6.1 影響因素

（1）測驗方面。部分水文站位于山區(qū)性河流上，山區(qū)性河流普遍存在陡漲陡落的水勢狀況，高水搶測洪峰時比測資料收集難度較大，加上精測法歷時較長，致使高水級比測資料缺乏，給分析成果帶來一定的隨機性。部分水文站受上游水利工程影響較大，測驗難度增加且失準。

（2）設(shè)備方面。部分水文站測流設(shè)備在高水時鉛魚重量不夠，致使測流鉛魚的纜道拉偏角大等情況發(fā)生，從而產(chǎn)生較大測驗誤差，對糙率分析的精度有影響。

（3）測驗河段方面。測驗河段糙率是對該測驗河段水流情況的綜合反應(yīng)，當測驗河段發(fā)生變化，如測驗河段修建河堤、發(fā)生塌方等情況時往往對糙率產(chǎn)生影響，但分析的糙率往往不能及時反映這些變化。

6.2 建議

對于已采用測驗河段糙率分析值的水文站，每年應(yīng)布置一定測次對分析值進行檢驗，發(fā)現(xiàn)變動時須及時開展新的對比測驗和分析。

目前分析成果是現(xiàn)有測驗設(shè)備的反映，當水文站測驗設(shè)備進行改造及測洪能力和精度得到提高時，應(yīng)開展新的對比測驗和分析。

當河床發(fā)生顯著變化、涉水建筑物對河段糙率發(fā)生新的影響時，須及時開展新的對比測驗和分析。

7 結(jié)論

根據(jù)實際工作需要及測驗條件，云南省156個水文站有70站進行了測驗河段糙率測驗分析。經(jīng)分析研究發(fā)現(xiàn)，屬于云南境內(nèi)的長江、珠江、紅河、瀾滄江、怒江、伊洛瓦底江流域測驗河段糙率范圍分別為0.009～0.087、0.010～0.134、0.006 ～0.096、0.010 ～0.089、0.040 ～0.059、0.015 ～0.060，其分析成果可用于實際生產(chǎn)中■