羊莊坪水文站流量測驗方法探討

李云霞　周正道

摘 要：羊莊坪水文站屬國家基本水文站，位于瀾滄江一級支流黑惠江中游，由于斷面上下游修建水利工程，近年來測驗斷面淤積嚴重，斷面右岸出現不同程度的逆流，對流量測驗工作造成很大影響。文章對2015年實測流量資料及測驗方法進行對比分析，確定了目前采用的測深、測速垂線可較好的控制測驗斷面面積和流速，隨著水位的變化，流速分布、死水區、逆流區邊界也不同，應在回流區內適當增加測深、測速垂線，以便測出逆流量。通過該文分析，可以解決受水利工程影響的流量測驗問題。

關鍵詞：羊莊坪水文站 逆流 流量 測驗方法

中圖分類號：P33 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（a）-0163-02

羊莊坪水文站屬國家基本水文站，一類精度站，測站位于瀾滄江一級支流黑惠江中游，羊莊坪站距匯口距離為157 km，至源頭河長為177.4 km，流域面積為4330 km2，河道坡度4.68‰。黑惠江地處云南省西北部，位于東經99°29′～100°26′、北緯24°42′～26°48′。流域面積12110.8km2，呈北窄南寬狹長狀。是瀾滄江在云南省境內流域面積最大、流程最長的一級支流。發源于麗江縣九河鄉白漢場，源地高程2780 m，河長341.8 km，落差1790 m，平均比降3.4‰。

建站以來最高水位1504.15 m，最低水位1497.03 m，多年平均水位1498.37 m，警戒水位1501.33 m，保證水位1501.78 m。最大流量1330 m3/s，最小流量1.83 m3/s，多年平均流量64.3 m3/s。本站年最大降水量1543.9 mm，最小降水量706.9 mm，多年平均降水量1137.7 mm。

1 測驗斷面受工程影響后流速分布情況

羊莊坪水文站斷面呈U型，左岸為人工支砌，右岸為沙壤土，河床由沙卵石組成，由于上下游相繼修建電站，斷面淤積嚴重。主流在低、中、高水位級分布的起點距為：24～36 m，28～48 m，28～52 m，逐漸向兩岸遞減。

2015年1月測驗河段受上游100 m處橋梁施工及河道內修建臨時橋影響，造成測驗斷面發生較大變化，斷面流速紊亂，存在死水、逆流等情況。受施工影響后斷面淤積嚴重，主流分布在低、中、高水位級分布的起點距為：24～34 m，20～36 m，16～40 m；根據水位級的不同，斷面中間40～52 m之間流速分布紊亂，屬死水區；左岸9.6～14.0 m和52 m后逐漸出現逆流，隨著水位級不同死水區及逆流區起點距也隨著變化。

2 流量測驗方法分析及探討

羊莊坪水文站采用水文纜道流速儀法施測流量，在保證人身安全的前提下，低（枯）水時勘選臨時斷面涉水施測[1]。測流方法、測流儀器符合《河流流量測驗規范》GB50179-93的各項技術規定。每次測流一般為實測水深，發生特殊水情時，采用借用斷面水深進行測流和計算，洪水過后及時施測水道斷面。洪水期水位變化0.6～1.0 m左右測流一次，平水期5～7天測流一次，洪峰過程施測3～5次（起漲、漲落水峰腰、峰頂附近及落平），枯水期5～15天測流一次，并視水情變化情況適當增加測次。增加垂線和測點數目的測流次數每年不少于5次。測流次數合理分布在各水位級和水情變化轉折點處，能滿足確定水位流量關系或推算逐日流量和各項特征值的要求[2]。

2.1 測深垂線分析

因該站斷面上游100左右堆放大量泥土，漲水時容易被泥沙淤積，導致河床不穩定，在每次大斷面測量后均應進行測深垂線精簡分析，以驗證原有測深垂線布設的合理性，如誤差不超過3.0%，說明現用測深垂線數目布設合理，反之則應及時對原有測深垂線進行調整和補充。對2015年實測大斷面資料進行分析，結果表明目前采用20根測深垂線可較好的控制測驗斷面面積，就是說無論采用哪一種測流方案都必須對上述垂線測深，才能保證面積測驗精度，這是該斷面河床結構特性決定的。

2.2 深速垂線的布設

該站斷面情況復雜、流速紊亂，存在死水、逆流等情況，布設測速垂線時應考慮河寬及水深、河床地形起伏和流速沿河寬分布的主要轉折點，無大補大割，垂線分布要大致均勻，主槽較河灘為密，主流和河灘水流相接處必須布設垂線，河床內地形和水流不規則時，在地形起伏和流速分布的轉折點應布設垂線。該站斷面情況極不穩定，流速紊亂、存在死水、逆流（超過2.0%）等情況，隨著水位級的不同，流速分布、死水區、逆流區邊界也不同，因此無論采用精測法或是常測法均需在死水區測定死水邊界，在回流區內適當增設測速垂線，以便測出逆流量及逆流邊界。

2.3 流量測驗成果分析

對同一個斷面來說，流量的測驗誤差主要決定于測深、測速垂線數多少和測點的分布。垂線和測點越少誤差的增率越大。測速、測深垂線和測點數越多，部分流量誤差對全斷面流量的影響越小。該站斷面流速分布不規則紊亂，為避免每個測點的偶然誤差對斷面流量有較大影響，根據水深的大小，采用不同的流速測點數目進行比測。

對羊莊坪水文站不同水位級的多次實測流量進行分析：用三點法（0.2、0.6和0.8）測得的流量與兩點法（0.2和0.8）測得的流量建立相關，相關系數R=0.9994。三點法（0.2、0.6和0.8）測得流量與一點法（0.6）測得流量建立相關，相關系數R=0.9999，相關關系較好。對一點法、兩點法所測流量與三點法分別進去對比分析，誤差均不超過5.0%。

3 結語

鑒于羊莊坪水文站測驗斷面復雜，流速分布紊亂，且斷面不同程度出現逆流等情況，通過對過去半年的流量測驗方法及資料進行分析，初步確定流量測驗過程中按以下方法施測流量可以提高流量測驗精度：（1）加密測次、實測水深，增加水面流速比測次數，掌握斷面沖淤變化情況，加密測驗斷面中泓部分測速垂線，掌握斷面流速橫向變化規律；（2）在實際的流量測驗過程中，流速可能受洪水漲落、斷面沖淤、風速和風向影響，流速橫向分布、死水邊界和逆流分布情況都隨著變化，每一次施測流量時均應測定死水邊界和逆流區的回流量；（3）在保證人身安全的前提下，低枯水時勘選臨時斷面涉水施測流量，不定期用ADCP施測流量，以確定逆流、死水邊界及斷面流速分布情況。

參考文獻

[1] 劉善海.受工程影響水文測驗新技術應用研究[J].中國農村水利水電，2015（4）：94.

[2] 金升高，林天才，王濤.城陵磯斷面受頂托期水文特征及測驗方法探討[J].長江工程職業技術學院學報，2008（1）：24-25.

[3] 朱曉原，張留柱，姚永熙.水文測驗實用手冊[M].北京：中國水利水電出版社，2008.