三堆子水文站流量測(cè)驗(yàn)方法精簡(jiǎn)分析

朱 朋，鄒費(fèi)祥

(長(zhǎng)江上游水文水資源勘測(cè)局攀枝花分局，四川 攀枝花 617000)

1 引言

三堆子水文站設(shè)立于1957年，是國(guó)家基本水文站，為中央報(bào)汛站，位于四川省攀枝花市鹽邊縣新九鎮(zhèn)安寧社區(qū)，東經(jīng)101°50′，北緯26°35′，隸屬于水利部長(zhǎng)江委水文局長(zhǎng)江上游水文水資源勘測(cè)局攀枝花分局，屬于長(zhǎng)江流域金沙江下段水系，流域集水面積388571 km2，距離河口3640 km，是金沙江干流重要控制站，為一類流量精度站，測(cè)站基本斷面位于金沙江與雅礱江匯合口下游4 km處，常年受上游兩條江上水庫群的蓄放水影響，水位短時(shí)間內(nèi)變幅較大，洪峰歷時(shí)較短，洪峰流量用常規(guī)測(cè)驗(yàn)方法耗時(shí)較長(zhǎng)，誤差較大。對(duì)于這種特殊水情時(shí)，如果采用常規(guī)的流量測(cè)驗(yàn)方法歷時(shí)較長(zhǎng)，導(dǎo)致水位漲落率較大，易引起所測(cè)的洪水流量誤差偏大，影響報(bào)汛數(shù)據(jù)的精度與流量推求的準(zhǔn)確性，且易損耗設(shè)備，增加維護(hù)成本，因此探求出快速、簡(jiǎn)單的流量測(cè)驗(yàn)方法是受上游電站蓄放水影響河段洪峰流量測(cè)驗(yàn)工作中的一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容。

2 流量測(cè)驗(yàn)方法

測(cè)站目前采用的流量測(cè)驗(yàn)方法是用纜道掛載流速儀測(cè)流(流速面積法)，流速儀法測(cè)流精度較高，是目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的方法。流速儀測(cè)流的方法是根據(jù)布設(shè)的測(cè)線、測(cè)點(diǎn)的數(shù)目多少及繁簡(jiǎn)程度分為精測(cè)法、常測(cè)法及簡(jiǎn)測(cè)法。

精測(cè)法指的是在較多的測(cè)線與測(cè)點(diǎn)上用精確的方法測(cè)速，用來探究各水位級(jí)下測(cè)流斷面上水力要素的特點(diǎn)，為制定精簡(jiǎn)測(cè)流方法提供依據(jù)。常測(cè)法指的是在保證相對(duì)精度的條件下，通過精簡(jiǎn)分析或者是直接用較少的測(cè)線、測(cè)點(diǎn)來測(cè)速，計(jì)算流量。簡(jiǎn)測(cè)法指的是為適應(yīng)特殊水情，在保證一定精度的前提下，通過精簡(jiǎn)分析用盡可能少的測(cè)線與測(cè)點(diǎn)測(cè)速。目前測(cè)站上采用的是多線5點(diǎn)(相對(duì)位置0.0、0.2、0.6、0.8、1.0)的精測(cè)法與一定測(cè)線數(shù)量2點(diǎn)(相對(duì)位置0.2、0.8)的常測(cè)法進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)。

3 測(cè)驗(yàn)方法的精簡(jiǎn)分析

3.1 資料的引用

本次分析所采用的資料為三堆子站從2009～2019年共35次流量精測(cè)法資料。水位在976.63～987.32 m之間，流量在1600～13600 m3/s之間，斷面平均流速在1.17～3.62 m/s之間，根據(jù)斷面橫向流速分布的分析，選用了常規(guī)測(cè)驗(yàn)垂線下(15.0 m、45.0 m、75.0 m、105 m、135 m、165 m、195 m、225 m、240 m、260 m)用水面一點(diǎn)法(水面以下0.2 m處)進(jìn)行分析(表1)。

3.2 流速橫向分布分析

對(duì)引用的相關(guān)流量資料各水位級(jí)下各垂線的平均流速進(jìn)行橫向流速分布的點(diǎn)繪(圖1)，從圖上可以直觀地看出斷面橫向流速分布均勻，斷面控制良好，高水時(shí)中泓在起點(diǎn)距105～135 m之間，中低水時(shí)中泓在135～165 m之間，具有代表性的測(cè)速垂線起點(diǎn)距為15.0 m、45.0 m、75.0 m、105 m、135 m、165 m、195 m、225 m、240 m、260 m。

3.3 簡(jiǎn)測(cè)法分析

3.3.1 流量相關(guān)系數(shù)分析

用精測(cè)法的實(shí)測(cè)流量資料，按水面一點(diǎn)法(水面以下0.2 m處)分別計(jì)算各次的斷面流量，進(jìn)行點(diǎn)繪與相關(guān)關(guān)系的分析(圖2)，回歸方程為Q常=0.9062Q1-120.62(注：Q1為一點(diǎn)法的斷面流量，Q常為精測(cè)法的斷面流量)，R2=0.9984，相關(guān)性較好，可以考慮采用該回歸方程推算流量。

圖1 三堆子站流速橫向分布

3.3.2 誤差分析

利用上述線性回歸方程推算斷面流量Q常，用Q常與實(shí)測(cè)精測(cè)法Q5進(jìn)行了計(jì)算分析(結(jié)果見表1)，通過相關(guān)統(tǒng)計(jì)得出系統(tǒng)誤差為0.09%，標(biāo)準(zhǔn)差為2.54%，由此可見該測(cè)驗(yàn)方法符合《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》的相關(guān)要求，成果精度較高，可以考慮采用該方法進(jìn)行特殊水情時(shí)期的流量施測(cè)。

4 結(jié)論

三堆子水文站出現(xiàn)因上游電站蓄放水影響或者其他因素引起的暴漲暴落的洪峰流量時(shí)，為了滿足相關(guān)測(cè)驗(yàn)要求，保證在一次測(cè)流的開始結(jié)束時(shí)間段內(nèi)，水位的漲落變化不能大于斷面平均水深的10%的規(guī)定，以及確保測(cè)驗(yàn)精度與報(bào)汛精度，還能節(jié)省人力和時(shí)間?？梢圆捎盟嬉稽c(diǎn)法(水面以下0.2 m深)的施測(cè)方法進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)，然后用回歸方程Q常=0.9062Q1-120.62進(jìn)行斷面流量的推算，但不宜連續(xù)使用，可考慮常測(cè)法與本方法交替使用。