用下泄水量推求流量過程的方法

張紹軍

（河北省廊坊水文水資源勘測局，河北 廊坊 065000）

在每年的枯水季節，泃河下游的錯橋閘要閉閘蓄水，使其上游河道處于蓄水狀態。為了保持水量平衡及下游用水需要，錯橋閘就會頻繁變動閘門來調節河道水量。由于受錯橋閘頻繁提閉閘門的影響，三河站難以完整地控制流量變化過程。采用水量平衡原理，在錯橋閘提閘泄水過程中，應用水量平衡關系式，推求下泄流量變化過程。

1 測驗河段及水利工程概況

流量測驗為沿口橋橋上測流。測驗河段呈S型，順直段長度為500 m，橫斷面為復式河槽，主河槽寬80.0m，河槽穩定，沖淤變化不大，河道縱坡為1/7000。

在測驗斷面上游8350m處有孟各莊節制閘，共12孔，每孔凈寬3.0m，平面閘門，閘底高程10.40m（大沽基面，以下相同）,閘門高2.80 m，閘頂高程13.20m，當蓄水位超過13.20m時河水漫流。每年只有6月中旬12孔閘門全部提開入庫，存放至9月中旬全部閉上閘門，全年提閘不足 3個月時間。在測驗斷面下游600 m有紅娘港一支匯入。

在測驗斷面下游3650m處有錯橋節制閘，共6孔，每孔凈寬 8.0m，平面閘門，閘底高程 8.70m，閘門高 4.50 m，閘頂高程 13.20m，閘門啟閉全部自動化。

2 蓄水量曲線關系式數學模型的建立

2.1 蓄水量曲線關系表

孟各莊閘至三河站基本斷面處河道水位蓄水量關系見表1。

表1 三河站蓄水量曲線關系表

2.2 蓄水量曲線數學關系方程式

采用其蓄水量曲線關系式，編制應用程序，建立河道水位蓄水量關系式數學模型為：

式中：V—蓄水量，104m3；Z—水位，m；ao、a1、a2、a3—系數。即：

三河站蓄水量曲線關系見圖1。

3 用下泄水量推求流量過程

3.1 三河站斷面以上河道水量下泄特性分析

3.1.1 水位變化過程

由于水位測驗斷面在錯橋閘上游，在錯橋閘提閘期間，水位呈下降趨勢，水位差ΔZ =Z2–Z1＜0，降落率ΔZ/Δt＜0 。

其水位降落過程線見圖2。

3.1.2 蓄水量變化過程

隨著水位的降落、水量的下泄，河道蓄水量逐漸減少。

蓄水變量ΔV = V2- V1＜0 。

3.1.3 流量變化過程

圖1 三河站蓄水量曲線關系圖

圖2 三河站水位降落過程線圖

圖3 三河站下泄流量過程線圖

3.2 用下泄水量推求流量過程

3.2.1 水量平衡方程式

水量平衡方程式的建立根據水量平衡原理，建立水量平衡方程式如下：

式中V1、V2—為測流斷面處至孟各莊閘區間河道時段始、末蓄水量，104m3。

Δt —為時段，s；

下標1、2分別表示時段Δt的始末。

當時段Δt較小時，流量可認為呈直線變化，則式（4）可變為：

式中I1、I2—為孟各莊閘斷面處時段Δt的始、末入流量，m3/s；

Q1、Q2—為測流斷面處時段Δt的始、末出流量，m3/s。

式（5）即為水量平衡方程式。

3.2.2 流量過程的推求

在枯水季節，孟各莊閘斷面處入流量比較穩定，流量值一般在1.00 m3/s左右。

式（6）即為推求流量過程方程式。

4 結 語

根據水量平衡式，通過應用下泄水量推求流量過程的方法，較好地解決了因錯橋閘提閘放水而未控制到的流量過程，滿足了推求流量的要求，提高了資料的精度，為水量調查探索出了新的思路，為實施“大水文”戰略提供了技術支持。

[1]SL247-2012,水文資料整編規范[S].北京:中國水利水電出版社,2012,26.

[2]長江流域規劃辦公室主編.水文預報方法[M].北京:水利出版社,1982,29-31.