姜莊湖水位站水位～流量關系研究

杜　靜，徐洪彪，周　亮（臨沂市水文局，山東臨沂276001）

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姜莊湖水位站水位～流量關系研究

杜靜，徐洪彪，周亮
（臨沂市水文局，山東臨沂276001）

【摘要】在分析姜莊湖水位站基本斷面變化情況的基礎上，依據有關實測洪水資料，采用水文學及水力學方法，分析確定了該站報汛用的水位～流量關系，對滿足水情報汛和水文應急服務要求具有重要價值，研究思路對報汛線修訂工作具有一定現實指導意義。

【關鍵詞】姜莊湖水位站；基本斷面；斷面流速；水位流量關系

姜莊湖水位站位于沂河最大支流祊河中泓樁號K42+242處，設立于1951年4月，控制流域面積2997km2。現狀從水文測驗來看，該站是一個水位站，只觀測水位不施測流量；從水情報汛來看，該站為中央報汛站，既要報送水位也要報送流量，也是沂河臨沂水文站的重要洪水預報根據站。場次洪水發生時，及時掌握該站流量大小及其變化趨勢，事關防汛決策，非常重要。

由于該站水位流量關系既受洪水漲落影響又受斷面變化影響，因此如何分析確定反映真實情況的報汛用水位～流量關系線，是一項迫切而又重要的研究課題。本文在分析基本斷面變化情況的基礎上，依據有關實測洪水資料，采用水文學及水力學方法，分析確定了該站報汛用的水位～流量關系線，在此作一介紹，以供參考。

1　基本斷面變化情況

將姜莊湖站典型年基本斷面點繪在同一張圖上，見圖1。由圖1可以看出，該站基本斷面在1997年以前比較穩定。1997年以后，受河道采沙影響，基本斷面逐年下切，河底最低高程逐年降低，2009年河底最低高程較1997年降低5.09m，2015年河底最低高程較1997年降低4.30m。

在同級水位時，2006年、2009年、2012年及2015年斷面過水面積均比1997年大，且隨著水位升高，斷面過水面積增幅減小。說明2012年以后斷面基本趨于穩定。過水面積對比見表1。

圖1　姜莊湖站典型年基本斷面圖

2　實測流量資料分析

姜莊湖站實測流量資料較少，從測站沿革來看，1951年為水位站，1952—1953年為流量站（最大施測流量724m3/s），1954年改為水位站觀測至今，其中1963、1969兩年停測，1966—1968年為汛期站。20世紀90年代初德國糧援項目期間，本站連續2年施測流量，典型洪水過程有“19900816”和“19910725”，見圖2所示。近年來，臨沂市水文局巡測大隊積極開展姜莊湖站流量施測，但多為低水點據。

3　水位～流量關系線的確定

1）依據姜莊湖站1991年及以前實測流量點據資料，通過點群中心建立斷面平均流速～過水面積關系線，并概化為公式：V=0.0015275F+0.3245。

表1　姜莊湖站典型年基本斷面過水面積對比表

圖2　姜莊湖站報汛用水位～流量關系線

2）根據姜莊湖站2015年汛前基本斷面，計算出相應水位～過水面積關系線。

3）確定報汛用水位～流量關系線。將某一水位的過水面積代入上述斷面平均流速～過水面積公式，可求得與該水位對應的斷面平均流速，將過水面積與斷面平均流速相乘，得該水位對應流量。依次類推便可求得現狀基本斷面條件下相應水位～流量關系線，見圖2。

4　水位～流量關系線合理性分析

1）與采用曼寧公式計算的現狀基本斷面的水位～流量關系線進行比較。考慮到姜莊湖站現狀基本斷面基本趨于穩定，本次依據曼寧公式計算出均勻流時的水位～流量關系（水面比降統一采用0.000588，糙率左岸灘地采用0.06、主槽采用0.032、右岸灘地采用0.07），見表2和圖2。

由圖2可以看出：在水位93.40m以上時，同一水位對應的流量，報汛用水位～流量關系線＞均勻流水位～流量關系線；在水位93.40m以下時，同一水位對應的流量，報汛用水位～流量關系線＜均勻流水位～流量關系線。在水位93.40m以下時，報汛用水位～流量關系線與近年來局巡測大隊施測的點據配合較好。

表2　姜莊湖站現狀基本斷面均勻流水位～流量關系表

2）為控制報汛用水位～流量關系線的外延走向，本次采用角沂水文站與姜莊湖水位站的洪峰相關及水文比擬法，對祊河流域1956年9 月5日洪水（實測最大）及2012年7月10日洪水（1993年以來最大）姜莊湖站的相應最大流量進行了反推。經分析，前者姜莊湖站最大流量為6200m3/s，后者姜莊湖站最大流量為3600m3/s，具體點據見圖2。

由圖2可以看出，反推點據位于報汛用水位～流量關系線的右側，原因是1956年9月5日及2012年7月10日的洪水，當時形成速度都非常快，從歷史上來看，都是一種極端狀況。本次分析的報汛用水位～流量關系線反映的是一種平均狀況，因此可以說報汛用水位～流量關系線與反推點據整體上配合較好。綜上所述，本次確定的報汛用水位～流量關系線是合理的，能夠滿足水情報汛和水文應急服務要求。

5　結語

本文在分析基本斷面變化情況的基礎上，依據有關實測洪水資料，采用水文學及水力學方法，分析確定了該站報汛用的水位～流量關系線，對滿足水情報汛和水文應急服務具有重要價值。

（責任編輯崔春梅）

作者簡介：杜靜（1984—），女，工程師

收稿日期：2015-12-31

【中圖分類號】TV213.4

【文獻標識碼】B

【文章編號】1009-6159（2016）-02-0010-02