瀘沽水文站測站特性分析

蘭瑩　潘科　李暉

摘 要：介紹安寧河瀘沽水文站的基本情況，從測驗(yàn)河段水流形勢、上游來水來沙及水沙特性、水位流量關(guān)系等方面對安寧河瀘沽水文站的特性進(jìn)行初步分析，以期為水文測報(bào)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：瀘沽水文站；測站特性；分析

瀘沽水文站位于四川省冕寧縣瀘沽鎮(zhèn)，東經(jīng)102°11′，北緯28°18′，集水面積2090km2，距河口距離244km（如圖1所示），是安寧河上游的控制站。通過分析測站特性，尋找瀘沽水文站測驗(yàn)斷面水力要素的變化規(guī)律，對于瀘沽水文站測驗(yàn)方案的編制和數(shù)據(jù)資料精度的提高都有重要意義。

1 測站基本情況

1.1 測站沿革

瀘沽水文站于2001年由四川省水文水資源勘測局設(shè)立，屬二類精度站，測驗(yàn)斷面位于冕寧縣瀘沽鎮(zhèn)工農(nóng)街，冕先公路梳妝臺大橋下游50m，斷面自設(shè)立以來未發(fā)生變動(dòng)。

1.2 觀測項(xiàng)目

瀘沽水文站目前觀測項(xiàng)目有：水位、流量、降水量、含沙量、顆分、水情拍報(bào)。

1.3 測驗(yàn)河段及水流沙情況

測驗(yàn)河段順直，長約150m，是典型的窄深式河段，測驗(yàn)斷面寬約55m，汛期水面寬30m-50m，平均水深可達(dá)8m-9m，枯季水面寬25m-30m，平均水深4m-5m。

測驗(yàn)斷面下游300m為一彎道，對該站中高水的流量起控制作用，彎道之后為一急灘，對該站的低水流量起控制作用，急灘之后便是安寧河一級支流孫水河與安寧河的交匯口。

瀘沽水文站上游40km是庫容達(dá)65800萬立方米大橋水庫，水庫的作用為防洪興利兼發(fā)電，瀘沽水文站來水中大橋水庫以上基本被人工控制，大橋水庫大壩至瀘沽水文站斷面之間的來水主要有樟木溝、南河、馬尿河和河邊河這幾條主要支流。

從多年實(shí)測的洪峰來看，瀘沽水文站來水為山區(qū)性河流特性，洪水暴漲暴落洪水歷時(shí)短，汛期最大洪峰多出現(xiàn)在7、8月份，自建站到現(xiàn)在實(shí)測最大洪峰流量702m3/s?？菁緸o沽站水文站來水主要是大橋水庫電站發(fā)電尾水，筆者查閱了瀘沽水文站近5年的資料，發(fā)現(xiàn)瀘沽站枯季來水量達(dá)全年來水量的40%左右，可見上游大橋水庫的調(diào)節(jié)作用非常明顯。

瀘沽水文站來沙主要是大橋水庫大壩至瀘沽水文站斷面之間的幾條主要支流和大橋水庫的泄洪和沖沙，瀘沽水文站斷面枯季來水清澈，含沙量低，瀘沽水文站目前僅在汛期對斷面的含沙量進(jìn)行監(jiān)測，汛期多年平均含沙量360g/m3。

2 測站特性

根據(jù)流量計(jì)算公式Q=FV，曼寧公式V=n-1R2/3S1/2，所以本文主要討論F、V及S變化情況。

2.1 斷面（F）變化情況

瀘沽水文站斷面測量方法為鉛魚探深，在洪峰時(shí)水深大，水位漲落快，水面漂浮物多，如果在此時(shí)實(shí)測斷面，對水文纜道威脅大，此外歷時(shí)長，不利于對洪峰過程流量控制的測驗(yàn)。

目前瀘沽水文站在洪峰測流中一般使用借用斷面，待洪水回落且水位穩(wěn)定時(shí)再進(jìn)行斷面測量，測得斷面和之前用于測流的斷面進(jìn)行斷面比算，如果斷面變化超過3%，就對之前測得的峰前流量進(jìn)行改算（以最高水位的時(shí)間為分界點(diǎn)，峰后不改算），如果不超過3%，測峰前峰后均不改算。所以，由于測驗(yàn)條件的限制，對洪峰漲落過程中實(shí)時(shí)斷面變化規(guī)律尚不夠明確，在以后測驗(yàn)中還需進(jìn)一步探索。

筆者研究了用上述斷面測驗(yàn)方法獲得的斷面資料，發(fā)現(xiàn)相鄰斷面變化均在10%以內(nèi)，部分時(shí)間內(nèi)還相對比較穩(wěn)定，如在2016年汛期測得斷面資料里，相鄰斷面變化均不超過3%。

2.2 流速（V）變化情況

根據(jù)山區(qū)河流的特性和曼寧公式，在水位平穩(wěn)時(shí)，S為河床坡度，在漲坡階段，根據(jù)洪水波的傳播特性，此時(shí)，洪水的S=S穩(wěn)+△S（△S為附加比降），在退坡階段，洪水的S= S穩(wěn)-△S，所以，在漲坡階段，洪水平均流速較穩(wěn)定時(shí)的流速大，在退坡階段，洪水平均流速較穩(wěn)定時(shí)的流速小。

瀘沽水文站斷面流速情況也符合上述規(guī)律，但瀘沽水文站本身還有一個(gè)特殊的情況，就是上面測驗(yàn)河段中說到的孫水河和安寧河的交匯口，此交匯口距瀘沽水文站斷面只有500m左右，交匯口的水位高低對瀘沽水文站斷面的S影響異常大，用水文術(shù)語描述為“頂托影響”，筆者查閱了瀘沽水文站自建站以來的資料，發(fā)現(xiàn)在同一水位下，頂托對正常流速的影響可達(dá)70%。下面筆者就流速變化的幾種情況分別說明：

2.3水位流量關(guān)系（Z～Q）情況

根據(jù)上述對斷面和流速的分析可知，瀘沽水文站水位流量關(guān)系極不穩(wěn)定，多年的流量測驗(yàn)也證實(shí)了這種情況。水位流量關(guān)系可能是穩(wěn)定曲線（圖5），也可能是逆時(shí)針繩套（圖3），還有可能是順時(shí)針繩套（圖4），如果安寧河洪水和孫水河洪水漲落發(fā)生交叉則出現(xiàn)順時(shí)針繩套和逆時(shí)針繩套混合的情況（35-40、41-44為順時(shí)針繩套45-49為逆時(shí)針繩套）。因此，瀘沽站水文站在洪峰流量測驗(yàn)中應(yīng)在起漲、漲坡、峰頂、峰頂附近、及退坡、退平處布點(diǎn)，這樣才能更好的控制該站斷面流量變化情況。

2.4 流速系數(shù)情況

根據(jù)《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》，系數(shù)分析應(yīng)不少于30份實(shí)測資料。瀘沽水文站在每年的流量測驗(yàn)中均有實(shí)測水面流速和多點(diǎn)法流量測驗(yàn)，待收集份數(shù)達(dá)到規(guī)范要求后邊進(jìn)行系數(shù)分析。

2.4.1 水面流速系數(shù)

瀘沽水文站在2005-2013年共收集了31份水面流速和多點(diǎn)法流對比分析資料，經(jīng)點(diǎn)圖定線并通過不確定度、系統(tǒng)誤差等指標(biāo)的檢驗(yàn)，確定垂線多點(diǎn)法平均流速/垂線水面流速值為1.00（斷面流量>100m3/s時(shí)）。水面系數(shù)的分析大大提高了瀘沽水文站的測洪能力，為更安全快捷的獲得斷面洪峰流量提供了依據(jù)。

2.4.2 一點(diǎn)法（0.6）系數(shù)

瀘沽水文站在2005-2011年共收集了35份多點(diǎn)法分析資料，經(jīng)點(diǎn)圖定線并通過不確定度、系統(tǒng)誤差等指標(biāo)的檢驗(yàn)，確定垂線多點(diǎn)法平均流速/垂線一點(diǎn)法流速值為0.95。瀘沽水文站平時(shí)多為一點(diǎn)法測流，測得流速后再用一點(diǎn)法系數(shù)進(jìn)行修正，這樣大大提高了流量測驗(yàn)的數(shù)據(jù)精度。