提高堰閘站推流精度的途徑

□陳豐倉（河南省平頂山水文水資源勘測局）

1.引言

目前河南省流量水文測驗站點分為河道站、水庫站和堰閘站3種類型，各類站點在流量資料的測驗和整編方面各有其特點，但無論哪類站點，全面提高測報質量，為防汛調度決策和社會經濟發展提供客觀真實的水文情報是其擔負的共同責任。隨著水利事業的蓬勃發展，各類筑壩攔河水工建筑工程無論從規模上還是速度上都在提速發展，這些都為河南省水文站網規劃、水文測報和防汛調度開辟了新的環境。如何進一步加強水文管理，提高水工建筑物水文資料測驗精度和整編質量是愈加突出的問題。通過對大陳水文站測報情況的回顧和總結，淺談對堰閘站推流精度提高的一些認識。

2.大陳水文站測報情況簡介

2.1 大陳閘工情概況

2.1.1 堰閘工程指標：大陳閘共有12孔直升式鋼閘門，每孔高8.0m，寬10.0m，堰頂高程71.50m，設計最大流量3700m3/s。

2.1.2 大陳閘以上流域內有安溝、澗山口、龍興寺等中型水庫7座，小型水庫29座，塘堰壩100余處。

2.1.3 大陳閘距下游馬灣攔河閘和漯河市距離分別為53km和92km。閘上游北汝河尚未建大型攔河筑壩工程，源頭山區是河南省暴雨中心之一。

2.2 大陳站測驗情況

2.2.1 站點位置：該站位于東經113°34'，北緯33°49'的河南省襄城縣山頭店鄉大陳村，是淮河流域潁河水系北汝河控制站，站以上區間流域面積5550km2。

2.2.2 常規測驗項目：包括水位、流量、降水量、冰情及水質等項目。

2.2.3 測驗河段情況：閘上測驗河段順直，為人工開挖河床，基本水尺斷面，流速儀測流斷面設在閘上游320m處，閘下水尺斷面設在閘下190m處，閘上游6km處左岸有北分水閘一座，常年擔負向許昌市供水任務。

2.2.4 測流設施情況：閘上320m處，建有自動化測流纜道一座，兩岸主索支架為槽鋼形式，架高12m，兩岸跨度285m，使用鉛魚100Kg，主索鋼絲繩直徑30mm，動力索和循環索鋼絲繩直徑5.0mm，副索鋼絲繩直徑6.0mm，測流范圍為3000m3/s,1982年實測最大流量3900m3/s。

2.3 大陳站報汛情況

2.3.1 按照報汛任務書要求除完成本站水位、流量及降水拍報任務以外，還擔負斷面以上區間流域內襄城、韓店、劉武店、老虎洞等8個委托雨量站降水拍報指導工作及郟縣水位站觀測報汛和墑情測報管理工作。

2.3.2 大汛期間擔負本站水文情報預報工作，所使用的各種流態報汛流量曲線全部采用實測流量率定的流量系數關系線反算的流量點子繪制而成。

2.3.3 大陳閘的特殊地理位置決定著大陳閘對北汝河洪水蓄泄調控的重要作用，也賦予大陳水文站搞好水文測報服務于防汛調度的重大使命。

3.大陳站自由堰流流量系數線的修訂

3.1 大陳站出流狀態分析

大陳站主要有自由堰流、自由孔流和淹沒孔流三種出流狀態，經過多年實測流量資料率定積累，率定出各流態綜合流量系數線（以下統稱綜合曲線），運用于斷面推流。綜合曲線制訂后，每年測流僅是檢驗校核原定綜合曲線是否發生變化，截至目前該站自由孔流和淹沒孔流狀態下所制訂綜合曲線均未發生形態改變，但是2010年自由堰流時所測流量點子率定系數偏離綜合曲線較為明顯，在確定流量資料真實可靠的基礎上，分析得出原定綜合曲線變形的結論。

3.2 實例分析大陳自由堰流流量系數偏離情況

3.2.1 大陳站自由堰流流量公式：Q=C1Bhμ3/2，式中Q為流量，m3/s，C1為自由堰流流量系數，hu為上游水頭，m。當進行實測流量系數率定時可將公式變換為：C1=Q/Bhμ3/2。

3.2.2 選擇水文年鑒大陳站1990-2010年間實測流量進行系數率定，并與以往使用的綜合曲線進行誤差分析，發現2010年自由堰流實測流量點偏離原定綜合曲線誤差很大（詳見歷年自由堰流流量系數誤差分析計算表），說明原定曲線發生形變。

表1 2010年自由堰流流量系數誤差分析計算表

3.2.3 選擇水文年鑒大陳站1990-2010年間大陳流速儀測流斷面資料，并列舉1990年、2000年、2010年進行比較分析（詳見面積變化分析計算表），水位72.00m至80.00m間，同水位級2010年較2000年變化率大于2000年較1990年的變化率，斷面發生下切沖刷，面積增大趨勢明顯，從而造成同樣水力因素條件下流量增大，由流量率定公式可以分析發現流量系數偏大現象。這也是2010年實測流量點子偏離原定綜合曲線的主要原因。

表2 面積變化分析計算表

表3 原定綜合曲線與新修訂曲線對比表

3.2.4 原定綜合曲線不能滿足2010年整編推流的需要，當年根據實測資料重新定線推流，并對報汛曲線進行了及時修訂，滿足了整編和報汛工作的需要。

4.結論

總結大陳站實際工作，就如何提高堰閘站推流精度淺談個人的一些看法：首先是測站職工要堅持做好“四隨”制度的落實。在測整報工作中要在遵循行業規范的基礎上，努力把握好本站的水文特性，在獲取實測點據的基礎上，及時點繪在相應的關系線圖上進行誤差分析，不要人為地對不上線的點子不加分析的任意舍棄，要深入進行科學分析，對不能滿足現實需要的老的綜合曲線要重新確立修訂方案。其次要養成到閘房實地核對開高的好習慣。因為在實際工作中，攔河水工建筑物閘門開啟形式（包括流態、孔數、開啟高度等）隨機性很大，有些水文站僅憑水管單位防辦電話（或啟閉單）通知就記載閘門開高等其他信息于原始記載簿上，往往存在一定的弊端，因為有的啟閉人員雖然按照通知指令進行閘門開啟，但開高往往難免存在一些誤差，或高于或低于通知單上的指令。因此水文職工必須到閘門啟閉室認真校對開啟高度、開啟孔數等實際情況，才能進行下一步的水文測驗，這樣才能保證實測流量資料率定流量系數的準確性，從而為整編推流和報汛曲線繪制打下良好的基礎；再者就是要加強不同流態、不同開度下實測資料點據的積累。因為對于堰閘站一條綜合流量系數關系曲線的制訂，往往需要30個以上的實測點據，然而有些流態平時調度中很少遇到，或者出現次數稀少，因此必須搶抓機遇，依據水位級的不同、開啟孔數和開啟高度的不同，多進行一些流量點子的施測，只有靠多年連續積累，才能為堰閘流量率定定線打下基礎，從而提高整編推流精度。