運河水文站流量測驗的落差指數法分析

（江蘇省水文水資源勘測局徐州分局，江蘇徐州 221006）

1.河道、測站基本情況

中運河北起山東臺兒莊、南至江蘇淮安市，全長196km，經邳州市灘上（趙墩鎮）、泇口（邳城鎮）、運河鎮至新沂市窯灣鎮附近注入駱馬湖，境內長56.1km。沿岸有陶溝河、西泇河、不牢河、分洪道、城河、官湖河、六保河、房亭河等支流。中運河河底高程16m～20m，比降為1/10000。運河水文站位于江蘇省邳州市運河鎮前索家村，是淮河流域運河水系大運河上的國家重要水情控制站，該站以上集水面積為6524km2。主要測報項目有：水位、流量、降水、蒸發、比降、泥沙、水質等。該站歷史上實測最高水位26.42m，實測最大流量3790m3/s，皆發生在1974年8月。

2.資料選用

本次流量測驗數據全部來源于運河水文站纜道測流以及ADCP測流，水位數據來源于運河站上游灘上集水位站、本站基本水尺斷面水位。分析主要使用上下游落差在0.40m以上的流量測次進行分析。2020年運河站符合分析條件的流量測次共30次,所分析資料的水位處于23.38m～24.56m,流量處于1010m3/s～2530m3/s。具體分析資料見表1。

表1 2020年運河水文站落差指數法分析表格

3.定線方法及定線成果

主要是收集有較大流量時河段的落差，根據實測流量，通過計算機模擬定線，建立基本水尺斷面水位Z與校正流量因素q(Q/ΔZβ)的相關關系，并根據相關關系的好壞確定落差指數β，再由公式推求的校正流量因素q乘以ΔZβ，從而得到落差指數法推求的理論流量Q推，將實測流量推出的q(Q/ΔZβ)與線上算得的q'進行對比，得到相對誤差的均值、實測點標準差Se以及置信水平為95%的隨機不確定度Xq'這三個指標是否符合規范要求，通過符號檢驗、適線檢驗、偏離數值檢驗3種方式檢驗關系曲線，判斷落差指數法定線推流的精度是否符合規范要求。

2020年共搜集落差點據30個，發現測次編號為292的測點與線上測點分布總體趨勢相比，明顯呈現落差偏小、流量偏大的現象，初步推測是流速脈動或瞬時水位缺乏代表性等原因導致測驗誤差[1]，故不參與本次定線誤差統計。測次編號為298、357、359三個測點因與線上測點分布總體趨勢相比，明顯呈現流量偏小的現象，初步推測是流速脈動等導致測驗誤差[1]，故不參與本次定線誤差統計。

4.推流方法及后續需要完善的工作

推流方法：根據計算機模擬公式，具體見圖1，由基本水尺斷面水位先推求校正流量因素q,由灘上集站和運河站的實時水位求得河道上下游落差ΔZ,在符合ΔZ≥0.4m時，使用公式Q=q×ΔZβ推求流量。后續需要進一步完善的工作：在符合ΔZ≥0.4m的水情時，需要繼續搜集基本水尺斷面Z為23.50m、23.90m、24.30m左右的落差指數法定線點據進一步完善關系曲線。

圖1 運河水文站落差指數法分析(Z-23)～q相關圖

5.效益展望

灘上集站與運河站水位可以由遙測水位計方便獲取。根據本次定線成果，在符合ΔZ≥0.4m的水情時即可推流，流量獲取方式具有速度快、精度高、可靠性強、節省人力物力等明顯優點，可以為平原河道高洪流量測驗工作提供有益借鑒。