裴溝水文站測(cè)流槽水位流量關(guān)系曲線率定

張麗娟 王松浩

（黃河水利委員會(huì)中游水文水資源局，山西 晉中 030600）

1 基本情況

黃委會(huì)榆次水文水資源勘測(cè)局裴溝水文站，位于山西省呂梁市石樓縣裴溝鄉(xiāng)裴溝村，屬黃河流域、黃河水系屈產(chǎn)河的出口控制站、區(qū)域代表站、國(guó)家基本水文站、黃河水情報(bào)汛站、三類精度流量、泥沙站、汛期駐測(cè)站，建于1962年6月1日，隸屬黃河水利委員會(huì)中游水文水資源局榆次勘測(cè)局，集水面積1 023 km2，至河口距離18 km，測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目有水位、流量、含沙量、降水量、水面比降、水質(zhì)、水文調(diào)查。建站以來(lái)實(shí)測(cè)最大流量3 380 m3/s（1969年7月27日），相應(yīng)水位16.91 m；最大含沙量666 kg/m3（1963年7月19日），調(diào)查最高水位19.12 m（無(wú)記載），相應(yīng)流量5 640 m3/s（根據(jù)洪痕測(cè)定）。

2 測(cè)驗(yàn)環(huán)境簡(jiǎn)介

2.1 測(cè)站以上流域（區(qū)間）地形、土壤及植被情況

全流域海拔高度600～2 000 m。大部分覆蓋著黃土，屬晉西黃土丘陵溝壑區(qū)，土壤為黃土。植被情況：以前樹(shù)木稀少，光山禿嶺，植被較差。近幾年來(lái)，隨著大面積退耕還林、壩溝的實(shí)施，植被比以前有所好轉(zhuǎn)。

2.2 測(cè)驗(yàn)河段內(nèi)河床組成及水流特性

測(cè)驗(yàn)河段內(nèi)河床組成、沖淤變化及河岸坍塌情況。河床由巖石組成。底部有沙卵石集存，遇有洪水，略有沖淤變化。兩岸為巖石，覆蓋有黃壤土，墾作農(nóng)田。河段內(nèi)無(wú)坍岸現(xiàn)象。

高、中、低各級(jí)水位時(shí)，岔流、串溝、回流及死水等情況。中高水時(shí)如遇斷面下游左岸一小支溝漲水，因頂托會(huì)產(chǎn)生回流現(xiàn)象。其余岔流、串溝、死水等情況一般沒(méi)有。

2.3 測(cè)驗(yàn)河段上下游河道特征

（1）測(cè)驗(yàn)河段上下游河道形勢(shì)，如彎道、淺灘、石灘、急流等對(duì)測(cè)驗(yàn)河段水流的影響。基本斷面上游400m處有一大彎道、左岸下游150m處有一小支溝，有時(shí)發(fā)生頂托現(xiàn)象。出現(xiàn)較大洪水時(shí)右岸漫灘?；緮嗝嫦掠?20 m處有一處小跌水，200 m處設(shè)有副斷面，枯水期、冰期時(shí)在這里測(cè)流，水位～流量關(guān)系比較好。

（2）測(cè)驗(yàn)河段上下游水工建筑物，對(duì)測(cè)驗(yàn)河段水流的影響。

基本斷面下游140 m處有滾水壩?；舅邤嗝嫦掠渭s200 m處，于2002年建造人字閘壩1座，壩頂高程同140 m處的滾水壩高程相同。

2.4 測(cè)站水、流、沙變化主要特性

一是本站枯水季節(jié)多出現(xiàn)在5～6月，主要是干旱及農(nóng)灌所致，流量很小。

二是每年較大洪水多出現(xiàn)在7～8月，洪水漲落急劇，一般1～2 min就漲至峰頂，落水坡一般也只需5～6 h。

三是河床由巖石構(gòu)成，沖淤變化很小，主流集中。漂浮物多是水草、樹(shù)根，起伏度、波浪均較大。

四是水位、流量、含沙量基本相對(duì)應(yīng)，有時(shí)也會(huì)不一致。比如初汛，只要有洪水發(fā)生，其含沙量就很大。一般一次洪水的水位～流量關(guān)系基本成單一線。

五是一般12月份開(kāi)始封凍，次年2月開(kāi)始融冰，全部解凍要在3月下旬。本站冰期在副斷面測(cè)流，水位～流量成單一線關(guān)系。

3 測(cè)流槽概況

3.1 測(cè)流槽修建的目的

裴溝水文站平枯水期占全年90%以上，水位～流量關(guān)系比較散亂，為了改善大部分時(shí)間的測(cè)驗(yàn)條件和水位流量關(guān)系，上級(jí)管理機(jī)關(guān)在調(diào)研的基礎(chǔ)上同意修建測(cè)流槽。該站絕大多數(shù)時(shí)期的測(cè)流工作均可在測(cè)流槽內(nèi)完成。

3.2 測(cè)流槽基本情況

為改善裴溝水文站測(cè)驗(yàn)控制條件，于2016年修建了兩岸河堤并硬化了河道，硬化段順河長(zhǎng)度20 m，規(guī)整后的斷面寬度28.0 m，主槽深2.0 m。同時(shí)在基本水尺斷面靠近右岸位置修建了矩形測(cè)流槽，寬1.6 m，深0.5 m，順河長(zhǎng)度20 m，測(cè)流槽內(nèi)設(shè)有槽鋼水尺，測(cè)流槽就在基本水尺斷面。

經(jīng)運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)河槽長(zhǎng)度不夠，于2019年5月加長(zhǎng)了10 m，現(xiàn)今河槽順河長(zhǎng)度為30 m。

3.3 率定測(cè)流槽的目的和意義

如果能夠建立水位和流量之間的良好關(guān)系，且滿足精度要求，則可通過(guò)觀測(cè)測(cè)流槽水位，進(jìn)而推求槽內(nèi)斷面流量，從而達(dá)到解放勞動(dòng)力的目的。

通過(guò)本次分析可以減輕低水測(cè)驗(yàn)工作強(qiáng)度，提高低水測(cè)驗(yàn)精度，為今后水文測(cè)驗(yàn)自動(dòng)化提供條件。

4 水位、流量關(guān)系曲線率定

4.1 資料的選用

本次分析搜集了2016—2018年三年期間的48組實(shí)測(cè)水位～流量數(shù)據(jù)資料進(jìn)行大槽綜合曲線的分析，與經(jīng)過(guò)中游局技術(shù)科審批的小槽綜合曲線進(jìn)行了銜接，完成了“裴溝站測(cè)流槽綜合曲線”的分析。

4.2 裴溝站測(cè)流槽綜合水位～流量關(guān)系曲線率定

根據(jù)收集的自建槽以來(lái)的資料，繪制大槽綜合水位～流量關(guān)系曲線，見(jiàn)圖2。

可見(jiàn)水位～流量關(guān)系良好，成一窄條帶狀順滑趨勢(shì)，并與小槽綜合曲線進(jìn)行銜接。裴溝水文站測(cè)流槽，綜合水位～流量關(guān)系線結(jié)點(diǎn)見(jiàn)表1。

圖2 裴溝水文站測(cè)流槽綜合水位～流量關(guān)系曲線

表1 裴溝水文站測(cè)流槽綜合水位～流量關(guān)系線結(jié)點(diǎn)單位：水位：m；流量：m3/s。

4.3 結(jié)論

裴溝水文站測(cè)流槽綜合水位～流量關(guān)系曲線確定為單一曲線，符合測(cè)站特性，符合《水文資料整編規(guī)范》（SL 247-2012）中，水位流量關(guān)系定線精度及檢驗(yàn)要求是可行的，可以作為單一線應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。

該測(cè)流槽小槽槽頂水位為8.70 m，測(cè)流槽綜合水位～流量關(guān)系線上查得流量為1.48 m3/s。大槽實(shí)測(cè)最大流量215 m3/s，相應(yīng)水位10.88 m，測(cè)流槽綜合水位～流量關(guān)系線上最大可查流量為215 m3/s，相應(yīng)水位為10.84 m，建議推流使用范圍為Q≤215 m3/s。

5 結(jié)語(yǔ)

測(cè)流槽水位在8.20～10.84 m，實(shí)測(cè)流量停測(cè)，流量采用測(cè)流槽水位～流量關(guān)系曲線推求。每月可在測(cè)流槽檢測(cè)流量1～2次，測(cè)次分布于各級(jí)水位內(nèi)。測(cè)站應(yīng)對(duì)測(cè)流槽進(jìn)行及時(shí)清淤，確保水位～流量關(guān)系線的穩(wěn)定。每年應(yīng)對(duì)測(cè)流槽綜合曲線進(jìn)行誤差分析，相對(duì)誤差不得超過(guò)11%，發(fā)現(xiàn)綜合線超限時(shí)，應(yīng)及時(shí)恢復(fù)測(cè)驗(yàn)，再次收集資料，進(jìn)行率定。