安馬水文站流速系數(shù)分析

覃瑜慧

（河池水文中心宜州水文中心站，廣西 宜州 546300）

1 測(cè)站基本概況

安馬水文站位于河池市宜州區(qū)安馬鄉(xiāng)安馬社區(qū)，屬國(guó)家基本水文站，是珠江流域西江水系中洲小江控制站，屬二類測(cè)驗(yàn)精度水文站。站址下距龍江匯河口19 km，集水面積2111 km2，主要測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目有：水位、流量、降水、蒸發(fā)等；安馬站測(cè)驗(yàn)河段順直、河床穩(wěn)定、主流穩(wěn)定，河段兩岸為U 型峽谷，河寬大約在40～100 m 之間，河床由巖石夾粗卵石組成，兩岸為沙質(zhì)土，有低矮灌木、雜草，河流斷面高水無分流、無漫溢。下游200 m建有普通橋梁1座，下游400 m新建有公路橋梁1座，下游25 km處建有葉茂水電站。

2 分析的意義和目的

安馬水文站受上游來水影響，當(dāng)上游河水匯入時(shí)水位漲率急劇，若仍采用多點(diǎn)法施測(cè)，測(cè)點(diǎn)流速將增加測(cè)速歷時(shí)，勢(shì)必影響流量過程測(cè)驗(yàn)，使測(cè)驗(yàn)精度無法得到保證，同時(shí)，中高水時(shí)安馬站河面浮物較多，若采用五點(diǎn)法施測(cè)，不利于安全。綜合考慮，本站開展0.2、0.6 相對(duì)位置流速系數(shù)分析，以此率定系數(shù)，在保證測(cè)驗(yàn)精度的情況下，當(dāng)測(cè)速垂線水深較小或大洪水期間為搶測(cè)洪水，采用0.2、0.6相對(duì)水深位置測(cè)速來解決前面所提到的測(cè)驗(yàn)問題。

3 分析過程

3.1 流速系數(shù)的確定方法

根據(jù)《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》（GB50179-2015）對(duì)流速系數(shù)確定的規(guī)定要求，對(duì)暢流期流速系數(shù)K0.2、K0.6按下列要求進(jìn)行率定工作。

（1）暢流期0.2、0.6 m水深流速系數(shù)，采用五點(diǎn)法測(cè)速資料分析確定，利用垂線平均流速與0.2、0.6 m 水深測(cè)點(diǎn)流速進(jìn)行對(duì)比分析，經(jīng)多次分析后確定0.2、0.6 m水深流速系數(shù)K值。

（2）0.2、0.6 m 水深的流速為垂線各測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值。

（3）流速計(jì)算方法。①一點(diǎn)法：Vm=KV0.2Vm=KV0.6；②五點(diǎn)法：Vm=0.1×（V0+3V0.2+3V0.6+2V0.8+V1.0）

式中：Vm為垂線平均流速；K為相對(duì)水深處的流速系數(shù)；V0，V0.2，V0.6，V0.8，V1.0分別為相對(duì)0、0.2、0.6、0.8、1.0 m水深垂線流速。

3.2 資料收集情況

隨機(jī)選取2018年安馬水文站在低中水采用精測(cè)法測(cè)得的流量資料3 份，流量采用水文纜道懸掛流速儀施測(cè)，測(cè)速垂線8～10 條，測(cè)速歷時(shí)100 s。本次分析選用的實(shí)測(cè)資料樣本（見表1），表內(nèi)對(duì)各次流量中每條垂線進(jìn)行了相關(guān)分析。

3.3 分析方法

表1 安馬水文站水面流速系數(shù)與0.2、0.6 m水深流速系數(shù)分析統(tǒng)計(jì)表

3.3.1 回歸分析法

以0.2 m 相對(duì)水深流速為橫坐標(biāo)，以垂線平均流速為縱坐標(biāo)作相關(guān)圖，R2=0.981，兩者相關(guān)較好（見圖1）。

圖1 安馬水文站0.2 m相對(duì)水深流速～垂線平均流速相關(guān)圖

對(duì)回歸方程和簡(jiǎn)化后的函數(shù)式進(jìn)行偏離誤差檢驗(yàn)，分析結(jié)果見表2。

表2 函數(shù)關(guān)系檢驗(yàn)表（0.2 m相對(duì)水深流速系數(shù)）

以0.6 m相對(duì)水深流速為橫坐標(biāo)，以垂線平均流速為縱坐標(biāo)作相關(guān)圖，R2=0.991，兩者相關(guān)較好（見圖2）。

圖2 安馬水文站0.6 m相對(duì)水深流速～垂線平均流速相關(guān)圖

對(duì)回歸方程和簡(jiǎn)化后的函數(shù)式進(jìn)行偏離誤差檢驗(yàn)，分析結(jié)果見表3。

表3 函數(shù)關(guān)系檢驗(yàn)表（0.6 m相對(duì)水深流速系數(shù)）

3.3.2 均值法

通過每個(gè)樣本的垂線平均流速分別與水面流速及0.2、0.6 m相對(duì)水深流速的比值，得出每個(gè)樣本的V/V0、V/V0.2、V/V0.6，最后統(tǒng)計(jì)出均值，經(jīng)計(jì)算，水面流速系數(shù)均值為0.92；0.2 m相對(duì)水深流速系數(shù)均值為0.91；0.6 m相對(duì)水深流速系數(shù)均值為0.98。

3.3.3 實(shí)測(cè)流量計(jì)算

0.2、0.6 m 相對(duì)水深流速系數(shù)采用平均值法和回歸分析法的平均數(shù)對(duì)流速進(jìn)行計(jì)算，分析結(jié)果見表4。

表4 2018年4月～2019年5月安馬站流量測(cè)驗(yàn)分析表

通過表4我們可以看出，0.2 m采用流速系數(shù)為0.90；0.6 m采用系數(shù)為1.0，所計(jì)算得出的流量符合整編規(guī)范《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）中的定線誤差標(biāo)準(zhǔn)，說明0.2、0.6 m的水深流速系數(shù)具有代表性，成果可靠，可以采用。

4 結(jié)論

通過對(duì)2018年的3 個(gè)樣本進(jìn)行分析計(jì)算得出0.2 m水深流速均值系數(shù)為0.91，相關(guān)分析得出系數(shù)為0.90，取兩者平均得出系數(shù)0.90；0.6 m 水深流速均值系數(shù)為0.98，相關(guān)分析得出系數(shù)為1.04，取兩者平均得出系數(shù)1.0。