萬店水文站流速系數的試驗分析

（湖北省隨州市水文水資源勘測局，湖北隨州 441300）

流速系數精度直接影響流量測驗的精度，它是決定流量測驗精度的重要因素之一。流速系數是一個多因素影響的綜合參數，氣候因素、河流的水力因素等都與其密切相關，如風向、風力、水流情況、河流斷面形狀和河床糙率等。各水文站流量測驗中使用的流速系數不同，各站應在有條件時開展流速系數的試驗分析和確定，以便需要時使用。萬店水文站建站初期流量測驗中所用半深流速系數和水面流速系數均借用原塔兒灣（三）站的分析值，為提高流量測驗精度，進一步滿足有關水文測驗規范要求，根據本站收集的資料對相關流速系數進行了分析。下面具體介紹采用萬店水文站2007—2008年測速資料分析確定該站半深流速系數和水面流速系數的過程。

1.測站概況

1.1 基本情況

塔兒灣水文站于1954年4月由湖北省水利廳設立，位于湖北省隨州市曾都區萬店鎮潭口村，1955年6月下遷320m更名為塔兒灣（一）站，1963年3月上遷400m為塔兒灣（二）站，1981年1月上遷84m為塔兒灣（三）站，2007年1月上遷7km為萬店水文站。萬店水文站位于湖北省隨州市曾都區萬店鎮龍頭灣村，東經113°27′18″，北緯31°48′11″，控制長江流域汈汊湖水系涢水支流漂水，集水面積489km2，離河口距離20km。該站是國家二類精度基本水文站，測驗項目有水位、流量、降水量、水面蒸發量、水質等，流量測驗方式為駐測。漂水流域位于湖北省水文分區第四區，屬亞熱帶季風氣候，具有南北過渡型的氣候特征，冷暖適中，四季分明。北部山區和南部隨縣盆地對西南水氣入流十分有利，成雨因素好。漂水為涢水一級支流，流域面積1090km2，平均海拔高度204m，干流全長113km，河道平均比降1.3‰，多年平均年降水量964.6mm，多年平均流量10.9m3/s，多年平均年徑流系數0.33，多年平均水面蒸發量824.0mm。漂水屬山丘性河流，洪水匯流快，一般一次洪水歷時約為50h。漂水流域洪水主要由暴雨形成，其發生受桐柏山南麓降雨影響，具有季節性特點。洪水與暴雨時空分布一致，多出現在汛期5～9月，多數集中在6～8月，洪水年際變化較大。

1.2 測驗斷面情況

萬店水文站測驗河段順直長度300m，主槽河寬120m，河床由細沙組成，水流集中無分流。右岸為站房，左岸為公園和堤防，基下28m建有漂水公路橋梁。水位流量關系中高水受洪水漲落影響及漂水公路橋梁控制，低水受河槽控制。萬店水文站流速儀測流斷面如圖1所示。

圖1 萬店水文站流速儀測流斷面圖

2.流速系數的試驗分析

2.1 半深流速系數

（1）試驗方法：半深流速系數K0.5，采用垂線三點法（0.2、0.6、0.8）測速資料分析確定。（2）試驗時間：試驗時間為2007年7月10日、2007年7月14日。（3）垂線布設：垂線分別布設在流速儀測流斷面起點距30.0m～105m，每條垂線的間距均為5.0m。（4）試驗資料：試驗資料按流量測驗次數統計共2次，按測速垂線統計為19組。（5）流速系數計算：依據收集資料情況，計算每條測速垂線的平均流速Vm，然后繪制19條垂直流速分布曲線，內插出各組0.5水深的流速。按K0.5=Vm/V0.5式分別求出各組半深流速系數，然后計算出各組半深流速系數的算術平均值K0.5=0.95。如表1所示。（6）成果分析：《水文測驗實用手冊》中規定[1]，沒有資料時，0.5水深的流速系數可采用0.90～0.95。本站半深流速系數分析值0.95與規范的推薦值基本一致，成果可靠。

表1 萬店水文站半深流速系數分析成果表

2.2 水面流速系數

（1）試驗方法：水面流速系數K0.0，采用垂線一點法（0.6）測速資料及加測水面流速的資料分析確定。（2）試驗時間：試驗時間為2007年7月2日至7月14日、2008年4月20日至8月30日。（3）垂線布設：垂線分別布設在流速儀測流斷面起點距30.0m～105m，每條垂線的間距均為5.0m。（4）水深范圍：水深在0.80m～5.0m。（5）試驗資料：試驗資料按流量測驗次數統計共10次，按測速垂線統計為83組。（6）流速系數計算：依據收集資料情況，按K0.0=V0.6/V0.0式分別求出各組水面流速系數，然后計算出各組水面流速系數的算術平均值K0.0=0.85。（7）成果分析：《水文測驗實用手冊》中規定，沒有資料時，水流條件良好的平原河流（大、中河流）水面流速系數可采用0.78～0.88，本站水面流速系數分析值0.85與規范的推薦值基本一致，成果可靠。

3.結語

在一般情況下，萬店水文站的半深流速系數和水面流速系數分別采用分析值0.95、0.85。漂水屬山溪性河流，當萬店水文站斷面河床有較大沖淤變化時，應及時對試驗的流速系數進行校測和驗證，避免給流量成果帶來不應有的誤差。