三堆子水文站流量測驗方法精簡分析

朱 朋，鄒費祥

(長江上游水文水資源勘測局攀枝花分局，四川 攀枝花 617000)

1 引言

三堆子水文站設立于1957年，是國家基本水文站，為中央報汛站，位于四川省攀枝花市鹽邊縣新九鎮安寧社區，東經101°50′，北緯26°35′，隸屬于水利部長江委水文局長江上游水文水資源勘測局攀枝花分局，屬于長江流域金沙江下段水系，流域集水面積388571 km2，距離河口3640 km，是金沙江干流重要控制站，為一類流量精度站，測站基本斷面位于金沙江與雅礱江匯合口下游4 km處，常年受上游兩條江上水庫群的蓄放水影響，水位短時間內變幅較大，洪峰歷時較短，洪峰流量用常規測驗方法耗時較長，誤差較大。對于這種特殊水情時，如果采用常規的流量測驗方法歷時較長，導致水位漲落率較大，易引起所測的洪水流量誤差偏大，影響報汛數據的精度與流量推求的準確性，且易損耗設備，增加維護成本，因此探求出快速、簡單的流量測驗方法是受上游電站蓄放水影響河段洪峰流量測驗工作中的一項關鍵內容。

2 流量測驗方法

測站目前采用的流量測驗方法是用纜道掛載流速儀測流(流速面積法)，流速儀法測流精度較高，是目前國內外普遍采用的方法。流速儀測流的方法是根據布設的測線、測點的數目多少及繁簡程度分為精測法、常測法及簡測法。

精測法指的是在較多的測線與測點上用精確的方法測速，用來探究各水位級下測流斷面上水力要素的特點，為制定精簡測流方法提供依據。常測法指的是在保證相對精度的條件下，通過精簡分析或者是直接用較少的測線、測點來測速，計算流量。簡測法指的是為適應特殊水情，在保證一定精度的前提下，通過精簡分析用盡可能少的測線與測點測速。目前測站上采用的是多線5點(相對位置0.0、0.2、0.6、0.8、1.0)的精測法與一定測線數量2點(相對位置0.2、0.8)的常測法進行流量測驗。

3 測驗方法的精簡分析

3.1 資料的引用

本次分析所采用的資料為三堆子站從2009～2019年共35次流量精測法資料。水位在976.63～987.32 m之間，流量在1600～13600 m3/s之間，斷面平均流速在1.17～3.62 m/s之間，根據斷面橫向流速分布的分析，選用了常規測驗垂線下(15.0 m、45.0 m、75.0 m、105 m、135 m、165 m、195 m、225 m、240 m、260 m)用水面一點法(水面以下0.2 m處)進行分析(表1)。

3.2 流速橫向分布分析

對引用的相關流量資料各水位級下各垂線的平均流速進行橫向流速分布的點繪(圖1)，從圖上可以直觀地看出斷面橫向流速分布均勻，斷面控制良好，高水時中泓在起點距105～135 m之間，中低水時中泓在135～165 m之間，具有代表性的測速垂線起點距為15.0 m、45.0 m、75.0 m、105 m、135 m、165 m、195 m、225 m、240 m、260 m。

3.3 簡測法分析

3.3.1 流量相關系數分析

用精測法的實測流量資料，按水面一點法(水面以下0.2 m處)分別計算各次的斷面流量，進行點繪與相關關系的分析(圖2)，回歸方程為Q常=0.9062Q1-120.62(注：Q1為一點法的斷面流量，Q常為精測法的斷面流量)，R2=0.9984，相關性較好，可以考慮采用該回歸方程推算流量。

圖1 三堆子站流速橫向分布

3.3.2 誤差分析

利用上述線性回歸方程推算斷面流量Q常，用Q常與實測精測法Q5進行了計算分析(結果見表1)，通過相關統計得出系統誤差為0.09%，標準差為2.54%，由此可見該測驗方法符合《河流流量測驗規范》的相關要求，成果精度較高，可以考慮采用該方法進行特殊水情時期的流量施測。

4 結論

三堆子水文站出現因上游電站蓄放水影響或者其他因素引起的暴漲暴落的洪峰流量時，為了滿足相關測驗要求，保證在一次測流的開始結束時間段內，水位的漲落變化不能大于斷面平均水深的10%的規定，以及確保測驗精度與報汛精度，還能節省人力和時間。可以采用水面一點法(水面以下0.2 m深)的施測方法進行流量測驗，然后用回歸方程Q常=0.9062Q1-120.62進行斷面流量的推算，但不宜連續使用，可考慮常測法與本方法交替使用。