冰峪溝站比降面積法推求洪峰流量

摘 要：比降面積法測(cè)流是根據(jù)測(cè)驗(yàn)河段實(shí)測(cè)的水位、斷面等資料，用水力學(xué)公式計(jì)算河道瞬時(shí)流量的方法。可以在一定條件下使用，特別是在使用流速儀法和水面浮標(biāo)法遇有困難時(shí)，更是一種有效的方法。文章采用比降面積法及時(shí)準(zhǔn)確地推求出2012年暴雨洪水，為當(dāng)?shù)卣峁┧閿?shù)據(jù)，為下游英那河水庫(kù)提供了可靠的水文資料，為減輕洪水災(zāi)害保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)做出了貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：糙率分析；比降面積法；分析計(jì)算

2012年整個(gè)遼寧省受10號(hào)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”影響，遭遇到了全省性的洪澇災(zāi)害。大連地區(qū)普降大暴雨，英那河流域更是遭受了百年不遇的特大暴雨。其中本站自8月3日凌晨2：24分開(kāi)始降雨，到4日16：00分降雨量達(dá)到241mm，斷面上游降雨量更大，最大點(diǎn)降雨量在南坎子站達(dá)到402.7mm，本站及斷面以上流域更是遭受到了建站以來(lái)的最大洪水。我們?cè)谒睦|道設(shè)施不能使用的情況下，采用比降面積法及時(shí)準(zhǔn)確地推求出冰峪溝水文站804洪水的洪峰流量及洪水過(guò)程，于8月4日測(cè)得本站最大洪峰流量1110m3/s。

1 測(cè)站概況

冰峪溝水文站是國(guó)家基本水文站，位于莊河市仙人洞鎮(zhèn)英那河村姜家堡子，東經(jīng)122°59′，北緯40°01′，集水面積240km2，黃海岸水系英那河，擔(dān)負(fù)著遼東半島中東部抗旱防汛情報(bào)的發(fā)送和水文水資源勘測(cè)的任務(wù)。本站觀測(cè)項(xiàng)目有：水位、流量、泥沙、降水、冰情、水質(zhì)、土壤墑情、水文調(diào)查等。負(fù)責(zé)向國(guó)家、松遼委及省、市防汛抗旱指揮機(jī)構(gòu)報(bào)送雨水情信息。本站水系圖見(jiàn)圖1。

2 斷面情況

本站測(cè)驗(yàn)河段順直長(zhǎng)約1000m，洪水主流居中、比降大、水流急、中水時(shí)水面寬約為75m，基上約10m處有一小河溝、汛期有水匯入，基下約1000m處有一急彎，基上約700m處是冰峪溝旅游區(qū)一攔河水壩，高水時(shí)水由壩上跑，斷面控制良好。河底由中、小型河卵石組成，河床左岸為巖石，右岸草皮及小柳樹(shù)。

3 分析的方法參數(shù)確定

流量是反映水利資源和江河湖庫(kù)水量變化的基本資料。流量測(cè)驗(yàn)的目的是要取得天然河流及水利工程地區(qū)河道經(jīng)調(diào)節(jié)控制后的各種徑流資料。流量是水文站測(cè)驗(yàn)中最重要的數(shù)據(jù)之一，尤其是洪峰流量及其重要。通過(guò)洪峰流量的計(jì)算及預(yù)報(bào)可以及時(shí)地為下游地方政府部門(mén)提供可靠的依據(jù)，做出科學(xué)的預(yù)判及時(shí)調(diào)度，保證人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

3.1 比降面積法

比降面積法測(cè)流是根據(jù)測(cè)驗(yàn)河段實(shí)測(cè)的水位、斷面等資料，用水力學(xué)公式計(jì)算河道瞬時(shí)流量的方法。它屬于流速面積法的范疇，可以在一定條件下使用，特別是在使用流速儀法和水面浮標(biāo)法遇有困難時(shí)，水位漲落變化急劇，引起過(guò)水面積、流量變化太大，不能保證測(cè)得流量的精度。更是一種有效的方法。特點(diǎn)是：經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、安全、迅速、能及時(shí)測(cè)到瞬時(shí)流量。

3.2 參數(shù)的分析確定

3.2.1 糙率n的確定

糙率是表征河渠底部和岸壁影響河流阻力的各種因素的一個(gè)綜合系數(shù)。水文站利用實(shí)測(cè)資料推求糙率是用曼寧公式計(jì)算糙率n值。

此公式計(jì)算簡(jiǎn)單使用方便，且精度較高。本站河道順直，斷面穩(wěn)定，水位流量關(guān)系線為單一線，符合比降面積法的使用條件。并且有歷年大洪水期間的流量測(cè)驗(yàn)資料，本文經(jīng)過(guò)分析，通過(guò)基本斷面水位與糙率建立關(guān)系線確定n值，見(jiàn)圖2。由圖2中可見(jiàn)，雖然受各種水力因素影響，但本站點(diǎn)子關(guān)系良好，代表性高，均勻分布于關(guān)系線兩邊。可以用關(guān)系線圖查得糙率n值。

3.2.2 水道斷面面積A、水力半徑R的確定

本站采用汛前大斷面圖，直接查算各測(cè)次相應(yīng)水位對(duì)應(yīng)的斷面面積A。

水力半徑應(yīng)是過(guò)水?dāng)嗝婷娣e與濕周的比值。由于精算法計(jì)算濕周比較繁瑣，一般都采用簡(jiǎn)算法。簡(jiǎn)算法適用于寬淺河道，本站屬于寬淺河道，故在推求糙率時(shí)以平均水深代替水力半徑R。

3.2.3 比降I的確定

水面比降，是指沿流向每單位水平距離的水面高程差。本站設(shè)上下兩個(gè)比降斷面，間距100m。

4 流量驗(yàn)證

把2012年的比降面積法測(cè)驗(yàn)計(jì)算出的流量，點(diǎn)繪在本站歷年水位流量關(guān)系線上，實(shí)測(cè)點(diǎn)距和關(guān)系線擬合良好，無(wú)系統(tǒng)偏離，相對(duì)誤差都在±8%以內(nèi)（見(jiàn)表1），達(dá)到了規(guī)范的要求。說(shuō)明選用的Z～n曲線是合理的，計(jì)算公式是正確的。用比降面積法測(cè)得的流量精度很高達(dá)到了整編及刊印的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

由誤差統(tǒng)計(jì)分析可見(jiàn)，選用的Z～n曲線是合理的，其精度滿足了比降面積法測(cè)流規(guī)范的要求。大洪水時(shí)期，應(yīng)用比降面積法應(yīng)急測(cè)流是可行的，同時(shí)又能保證洪水暴漲暴落及纜道故障時(shí)的流量搶測(cè)工作，又可以節(jié)約大量的人力物力，便于實(shí)行巡測(cè)及站隊(duì)結(jié)合的發(fā)展。今后應(yīng)加強(qiáng)對(duì)比降和糙率的觀測(cè)研究工作，在實(shí)際工作中，要隨時(shí)分析比降和糙率的變化規(guī)律，以減小流量測(cè)驗(yàn)誤差。

參考文獻(xiàn)

[1]SD174-85.比降-面積法測(cè)流規(guī)范[S].中華人民共和國(guó)水利電力部.

[2]水文測(cè)驗(yàn)實(shí)用手冊(cè)[M].中國(guó)水利電力出版社.

作者簡(jiǎn)介：王連華，2006年畢業(yè)于河海大學(xué)水文與水資源專(zhuān)業(yè)，本科學(xué)歷，現(xiàn)任遼寧省大連水文局冰峪溝水站站長(zhǎng)。