蠻河流域挽魚溝水文站水位糙率關(guān)系分析

摘 ? ?要：本文以蠻河流域的挽魚溝水文站實測糙率資料為研究對象，收集自建站以來實測糙率資料，建立水位-糙率關(guān)系曲線，為汛期特大洪水采用比降面積法計算實時流量時提供參數(shù)，從而保障及時報汛。本站糙率分析表明，當(dāng)歷年河床沖於情況變化不大的河道，其水位-糙率關(guān)系曲線在中高水呈現(xiàn)單一線趨，糙率的選取可以該站日常流量測驗和搶測特大洪水流量測驗補充應(yīng)急測流方法，具有較好的實用價值。

關(guān)鍵詞：水文站;糙率;比降面積法

中圖分類號：P332 ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1004-7344（2019）03-0122-02

1 ?前 言

目前水文站常用的測流方法有：多普勒流速儀（ADCP）、纜道流速儀、浮標(biāo)法、比降-面積法、電波流速儀法等，在特大洪水期間測流設(shè)施設(shè)備易被大水沖毀，因此比降-面積法在此期間測流方式具有簡便、經(jīng)濟、安全、迅速等特點。比降-面積法適用于斷面穩(wěn)定、河床沖於變化不大，較為順直的河段，并且歷年水位-流量關(guān)系比較穩(wěn)定的河流。水文站的斷面形式及河床質(zhì)地情況各不相同，因此糙率值不同，變幅較大。在汛其發(fā)生特大洪水期間，因沖毀站房或河道測驗設(shè)施等情況，不能及時獲取即時流量，將對防汛安全帶來不利影響?，F(xiàn)在大部分水文站資料系列長，具備分析計算糙率的條件，若果各站均分析出水位-糙率關(guān)系曲線，通過比降面-積法就可以求得即時流量，為防汛及時提供數(shù)據(jù)。

2 ?測站概況

挽魚溝水文站1961年4月設(shè)立，位于湖北省南漳縣李廟鎮(zhèn)甘洞村。地理位置處于東經(jīng)110°39′54〃，北緯31°46′31〃，控制蠻河集水面積560km2，漢江中游水系，河名為蠻河，至河口距離151km，是三道河水庫（大型）的入庫站。挽魚溝站自建站以來多年平均降水量1047.4mm，實測最大年降水量1457mm（1964年），最小年降水量630.5mm（1966年）。降水主要集中在4～10月，其降水量約占全年的79.2%，降水空間分布均勻，過程較為集中。多年平均水位173.05m，多年平均流量8.45m3/s。年水位變幅最大可達5.8m。挽魚溝水文站測驗河段順直長300m，左岸為陡山，右岸為梯田，河床由沙卵石組成，斷面沖淤變化不大?；?km處建有電站，低水水位受電站發(fā)電影響;基下150km處為小灘口，基下300m處為彎道灘口，起測站控制作用。其低水受基本斷面下游的小灘口控制，當(dāng)洪水位不超過175.00m時，水流關(guān)系保持不變;中高水受下游彎道控制，歷年的水位流量關(guān)系單一。

3 ?斷面穩(wěn)定性分析

挽魚溝水文站斷面穩(wěn)定性分析選用了近10年基本水尺斷面資料，2013年選用汛前、汛后資料，2006～2015年選用汛前資料，共11次大斷面資料。根據(jù)歷年實測大斷面成果采用不同的符號點繪河底高程沿橫斷面分布圖，分布情況如圖1。

通過實地勘察本站斷面右岸起點距12～34m之間的坡地上種植了農(nóng)作物，經(jīng)常受人類活動影響，34～92m為主槽，左岸為陡山，各次測量時因未能測量固定的位置導(dǎo)致斷面不一致。沖淤主要發(fā)生在主槽，從上圖中可以看出，雖然有沖有淤，但斷面形狀基本沒有大的變化，本斷面內(nèi)屬于普遍沖淤，斷面較為穩(wěn)定。

4 ?糙率分析

4.1 ?資料選用

由于挽魚溝站近10年觀測糙率系列不足30次，因此延長了年限，并重點選擇自建站以來實測高中水資料，本次分析選擇了171次實測糙率資料，其中2012年4次、2009年2次、2008年3次、2007年2次、1989年7次、1988年9次、1987年4次、1984年5次、1983年91次、1982年37次、1975年7次。根據(jù)水位級的劃分：176.10m以上為高水，173.70m以下為低水，其余為中水的標(biāo)準(zhǔn)，本次分析共選擇高水資料24次、中水資料115次、低水資料32次。其中有4個相對誤差超過25%，舍棄，不參與檢驗。

4.2 ?分析方法

將選擇的167次實測糙率資料在圖上用不同符號分年度點繪，見右圖。根據(jù)水位糙率關(guān)系圖可以看出，挽魚溝糙率在低水時糙率最大，中高水時大點距系列基本與水位坐標(biāo)平行，變幅大致在0.024-0.032之間。采用人工定線，確定中高水水位-糙率關(guān)系曲線，見表1。

三種檢驗：通過對選用的171次糙率資料，進行三種檢驗，詳見表2，符號檢驗、偏離數(shù)值檢驗合格，適線檢驗免檢，系統(tǒng)誤差為0。

根據(jù)以上分析結(jié)論，挽魚溝站水位—糙率關(guān)系，低水位部分隨水位變高糙率逐漸變大，高水位趨近于常數(shù)。該曲線線型良好，是標(biāo)準(zhǔn)的反向曲線，具有很好的代表性，具備優(yōu)越的使用條件。

5 ?結(jié) 論

綜上所述，在斷面穩(wěn)定、河床沖於變化不大，較為順直的河段，并且歷年水位-流量關(guān)系比較穩(wěn)定的河流進行水位-糙率關(guān)系分析具有很高的實用價值。在實際分析時，針對不同站的水流關(guān)系采用多種方法進行分析，力爭建立各站的水位-糙率曲線，在經(jīng)過上級部門進行審核批準(zhǔn)后，可以作為特大洪水流量計算的具體參數(shù)值，為水文部門在及時報汛方面具有較高的現(xiàn)實意義，建議推廣后應(yīng)用。

收稿日期：2018-12-6

作者簡介：劉紅奎（1984-），工程碩士學(xué)位，本科，從事水文勘測工作。