孝感市新溝水文站間測分析

夏靜

【摘要】：為適應當前孝感市區域水文站網不斷擴大、功能日趨完善、水文監測自動化程度穩步提升的需求，孝感水文局積極踐行“大水文”發展理念，全面深化改革，提升能力，深化應用，創新“三個體系”，即水文測報監測、優化水文測報服務、完善水文測報管理體系，逐步推進以“自動為主、人工為輔，巡測為主、駐測為輔，常規監測為主、應急監測補充”的水文監測模式，強力推進水文新技術的應用、水文自動化和優先開展巡測。

根據《水文巡測規范》技術要求，結合新溝水文站設站目的和功能需求等實際情況，現對新溝水文站間測分析進行探討。

【關鍵詞】：新溝水文站；間測；分析

1、測站概況

新溝水文站設立于1971年5月，位于湖北省漢川市新溝閘，為國家重要站，觀測項目有水位、流量、水質，屬一類精度堰閘站。該站為漢北河出口控制站之一，測驗河段為人工開挖河道，河道順直，河床由粘壤土組成，斷面基本穩定，該站斷面水流除受本閘開、關閘影響外，還受民樂閘、東山頭閘、新溝船閘啟閉影響。

2、流量整編

新溝水文站流量資料整編目前采用水力學公式法推流，各流態流量系數關系線下部、中上部的劃分值：淹堰：ΔZ/hu在0.063以下為下部，ΔZ/hu在0.063以上為中上部；淹孔：e/ΔZ值在2583以下為下部，e/ΔZ值在2583以上為中上部；由孔：e/hu在0.286以下為下部，e/hu在0.286以上為中上部。由堰hu在0.50-2.50范圍內采用綜合平均系數C1=1.35。

本站歷年出現的流態情況為自由堰流、淹沒堰流、自由孔流、淹沒孔流四種流態。

本站使用的流量計算公式與相關關系均與規范一致，推流公式詳見表1堰閘流量計算公式。

表1堰閘流量計算公式

公式編號 流量計算公式 相關關系 流態

1 Q=C1Bhu3/2 hu- C1 自由堰流

2 Q=бC1Bhu3/2 △Z/hu-бC1 淹沒堰流

6 Q=M2Be（△Z）1/2 e/△Z-M2 淹沒孔流

4 Q=M1Be（hu-hc）1/2 e/ hu -M1 自由孔流

備注 Q-流量，m3/s；Zu-上游水位，m；Zl-下游水位，m；Za-閘底或堰頂高程，m；C1-自由堰流流量系數；B-閘孔開啟總寬，m；hu-上游水頭，hu=Zu-Za，m；hc-收縮斷面處水深；бC1-淹沒堰流流量系數；△Z-上下游水位差，

△Z=Zu-Zl，m；e-閘門開啟高度，m；M1、M2-自由、淹沒孔流流量系數。

3、流量資料分析與處理

3.1 資料選用

新溝閘是漢北河排水入漢江的咽喉，是漢川市所轄漢江干堤和漢北河堤的起點，本站測驗河段為人工開挖河道，河床由粘壤土組成，斷面穩定，無沖淤。現對18年的實測流量資料進行分析計算，得出各流態間測分析結果。

本站于1996年底將閘下游30m處，堆積的石塊壩全部拆除，各種流態的關系線分成兩個系列：挖壩前是一個系列，挖壩后另一個系列。兩個系列自成體系。選1997、1998、1999三年資料進行分析。由于2001年該閘全面維修加固，使閘底高程發生變化，由原來的18.00m變為18.39m，閘孔高度由9.00m變為8.61m，閘門孔數不變。

3.2 分析方法

將所選資料系列點繪于同一張圖紙上，若歷年關系曲線基本一致，逐年不呈系統變化，通過點群重心綜合一條曲線，并與各年關系曲線比較，分別計算其相對誤差，且其最大相對偏差符合《水文巡測規范》（SL195-2015）中4.5.8表8允許誤差規定時，可以實行間測。

3.2.1 淹沒堰流分析

選最近連續三年（1997～1999）資料點繪于同一張圖紙上，這三年的關系曲線基本一致，不呈系統變化。可以定出一條綜合曲線，作綜合曲線的方法是：將關系線的相關因素△z/hu均勻分成30級計算每級流量系數σC1的平均值，然后將計算得到的30個點子點繪到同一張圖紙上得到一光滑曲線即為綜合曲線。最后分別計算每條曲線與綜合曲線的相對偏差。將關系曲線分成中上、下兩部分，其劃分方法是按《水文資料整編補充規定》4.1.4（2）要求：從關系曲線底部零開始向上計算，占全變幅的30%以下為下部，以上為關系曲線中、上部。然后將每部分的相對偏差與允許誤差指標進行比較。按一類精度站分析，其最大偏離誤差未超過允許誤差。△z/hu在0-0.21范圍內可實行間測。

3.2.2 淹沒孔流分析

選取1997、1998、1999三年資料。三年的線型基本一致，無系統變化。可以定出一條綜合曲線。定綜合線的方法與淹堰一致，將相關因素e/△z均勻分成30級，分別計算每條曲線上流量系數M2與相應綜合線上M2的相對偏差。對其中上、下部分逐一比較，（曲線的中上、下部劃分方法與淹堰一致）按一類精度站要求，其相對偏差均未超過允許誤差范圍，淹孔在0～8610范圍內可實行間測。

3.2.3自由堰流分析

建站以來，該流態出現的機遇很少，僅1998年出現過，且出流時間短、水量小，只占年水量的3%以內，故定出一條綜合曲線，hu在0.50～2.50范圍內采用1998年實測平均系數C1=1.35。

3.2.4自由孔流分析

由孔與由堰一樣，出現的機遇相當少，且出流時間短，對水量影響甚微。僅占年水量3%以內，故定出一條綜合曲線，e/hu在0.04～0.999范圍內采用實測綜合關系線推流。

結論

新溝站歷年的相關因素與流量系數之間的關系線與相應的綜合線間的相對誤差都比較小，可實行間測，具體情況如下：

淹沒堰流：相關因素△z/hu值在0～0.21范圍內可實行間測10年測1年；

淹沒孔流：相關因素e/△Z值在0～900范圍內可實行間測10年測1年；

自由堰流：相關因素hu在0.50～2.50范圍內采用1998年實測平均系數C1=1.35，可實行間測10年測1年；

自由孔流：相關因素e/hu在0.04～1.0范圍內采用1997-2005年實測關系線推流，可實行間測10年測1年。

通過積極開展水文測站測驗方式方法分析與研究，論證適應新形勢的水文監測組織方式、管理方式和生產方式，可以加快構建適應社會發展和行業發展的水文測報監測體系、服務體系和管理體系，努力推動孝感水文監測業務改革發展。

【參考文獻】：

[1]《水文巡測規范》（SL195-2015）.

[2]《水文資料整編規范》（SL247-2012）.

[3]《水工建筑物與堰槽測流規范》（SL537-2011）.