馬斯京干法在韓莊運河洪水演算中的應(yīng)用

劉艷亮

（棗莊市巖馬水庫管理處，山東　棗莊　277100）

馬斯京干法在韓莊運河洪水演算中的應(yīng)用

劉艷亮

（棗莊市巖馬水庫管理處，山東棗莊277100）

韓莊運河是南四湖韓莊閘以下的泄洪通道，本次采用馬斯京根法對韓莊運河河段進行河道洪水演算，將其洪水演算方案運用到實際工作中以提高預(yù)報時效和精度要求。

馬斯京根法；洪水演算；流量分級；匯流曲線

韓莊運河是南四湖韓莊閘以下的泄洪通道，也是棗莊市南部的主要排水河道，全長42.5 km。該區(qū)域是暴雨集中頻發(fā)地區(qū)，往往因暴雨造成較大洪水；加之上游微山湖韓莊閘泄洪，下游頂托，河道排水不暢，致使運北地區(qū)經(jīng)常發(fā)生大面積洪澇災(zāi)害，故該地區(qū)歷來有“洪水走廊”之稱。

1　韓莊運河洪水演算方案

1.1馬斯京根法的原理及演算公式

本法假定在漲、落水階段，河段中的水面是直線，流量沿程是直線變化的，把洪水期河段中的蓄水量分為兩部分，即平行于河底的直線以下部分稱柱蓄和在該直線與實際水面線間的部分稱楔蓄。根據(jù)以上假定原理，馬斯京根推求的洪水演算公式為：

式中：I為河段上段面入流量；O為河段下段面出流量，腳碼1、2表示時段初、末時刻；K為槽蓄系數(shù)，是線性槽蓄關(guān)系的斜率，具有時間因次；x為流量比重因子，它反映楔蓄的大小，且0≤x≤0.5，C0、C1、C2是馬斯京根法參數(shù)K和X的函數(shù)，其和等于1。

1.2方案研制步驟

1）1995年韓莊運河河道治理后到2015年根據(jù)水文資料記錄主要有1998年、2003年、2004年和2005年韓莊閘泄洪四次洪水過程。2）分別繪制各場次實測洪水水位流量過程線。3）通過水位流量過程線分析各場次洪水，選擇區(qū)間來水較小，韓莊閘站、臺兒莊閘站上下游相應(yīng)、峰形完整的洪水過程作為推求公式的依據(jù)。4）通過對以上4個場次的洪水對比分析，選取較有代表性的2005年9月19日～10月11日的洪水過程，該洪水過程較為典型符合上述特征滿足推算要求。

1.3馬斯京根法參數(shù)的確定方法

1）計算時段△t值的選取。按照韓莊水文站和臺兒莊閘水文站的洪水資料，韓莊水文站流量為I，臺兒莊閘站的出流量Q；區(qū)間入流q主要來自嶧城大沙河；韓莊閘至臺兒莊閘水文站約35 km，可以取△t=6 h。根據(jù)本次研制方案要求，分別采用△t=6 h、△t=2 h試算，進行對比分析。

2）參數(shù)x、K的確定。本次演算方案研制對x、K采用試算圖解的方法推求。

通過假定不同數(shù)值的x進行試算，點繪W/ ⊿t～Q’關(guān)系曲線，經(jīng)過多次試算，無法確定使W= f（Q’）呈單一關(guān)系的較理想的x值（流量比重因數(shù)）。因此，根據(jù)繪制曲線點據(jù)分布情況將流量分級試算x，K值。通過對2005年9月19日～10月11日洪水進行流量分級選取不同等級的流量Q；試算X值然后得馬斯京根系數(shù)如表1。

根據(jù)流域特征及歷年洪水資料，建議在韓莊至臺兒莊河段用馬斯京根法進行洪水演算時取△t=6 h比較符合實際情況。

表1　各流量級馬斯京根系數(shù)

1.4匯流曲線推算及誤差分析

匯流曲線推算成果詳見表2。選取2005年9 月25日至28日的一次洪水過程做精度分析與實測流量進行對照，分析詳見表3，相對誤差均在±10%以內(nèi)，因此用馬斯京根法推流演算與實測結(jié)果較為一致。該方法可作為實時洪水預(yù)報的有效方法。

2　結(jié)語

在挑選洪水和試算過程中發(fā)現(xiàn)，當閘門處于敞泄狀態(tài)時，河道洪水特征基本符合馬斯京根假定原理的要求，此時能夠較好的建立W/⊿t～Q’單一關(guān)系，從而確定參數(shù)x、K，進一步推求出演算公式，且在分析洪水時具有較高的精度。在實際預(yù)報中需根據(jù)河道洪水的不同量級采用與之對應(yīng)的參數(shù)合理使用，以達到較好的預(yù)報精度。

表2　匯流曲線推算成果 m3/s

表3　馬斯京根法推流演算成果

［1］袁作新.流域水文模型.北京∶水利水電出版社，1990.

［2］芮孝芳.水文學(xué)原理.北京∶中國水利水電出版社，2004.

（責任編輯趙其芬）

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2016-03-17

劉艷亮（1979—），男，工程師