河道固化斷面在水文測驗中的應(yīng)用分析

【摘要】以涼水河子水文站固化斷面為研究對象，分析得出斷面固化后水位與流量呈較為穩(wěn)定的關(guān)系。利用堰閘流量系數(shù)計算公式，推求出綜合流量系數(shù)C1與水位的關(guān)系，為相似堰閘計算流量采用C1值提供參考。

【關(guān)鍵詞】固化斷面；水文測驗；應(yīng)用分析

1 、概述

固化斷面就是在河道符合測驗條件的順直河段垂直流向方向采用工程措施，將河道下墊面固定為規(guī)則形狀而形成的斷面。固化斷面能有效改善測流條件，有利于水位流量呈穩(wěn)定關(guān)系。

涼水河子河是大凌河一級支流，發(fā)源于努魯兒虎山余脈的馬架屯，全長51.5 km。在其下游河段有涼水河子水文站，設(shè)立于1960年5月，位于東經(jīng)120°46′、北緯41°46′，集水面積706km2，至河口距離7.0km。

該站測驗河段順直長約500m，斷面呈復(fù)式分布。枯水主流偏左岸且擺動頻繁，中水水面寬150m左右，高水水面寬達(dá)348m。河床由沙堤、沙壤土、粗沙組成，河道比降大，河水漲落急劇。為了改善本站低枯水時測驗條件，于2012年在基本水尺斷面下游10m處修建一道固化斷面，斷面形態(tài)為梯形，具體尺寸為：梯形底寬3.89m、頂寬5m、高0.32m，邊坡長0.64m，即邊坡與底板夾角150°，固化斷面厚度0.54m，迎水面底板高出地面0.3m，上游堰面為直角形進(jìn)口。詳細(xì)尺寸如圖1。

2 、固化斷面流量測驗分析

2.1 分析方法

通過對涼水河子站的實測水位與流量（采用流速儀法施測的結(jié)果）的分析，確定斷面固化后水位（Z）～流量（Q）關(guān)系曲線。

利用堰閘流量系數(shù)計算公式，反推綜合流量系數(shù)C1，從而得出Z～C1關(guān)系曲線。根據(jù)涼水河子站自由堰流及側(cè)向收縮情況，堰閘流量系數(shù)計算公式采用：

已知固化斷面堰頂高程133.30m，堰寬0.54m，根據(jù)實測的水位與線查流量，利用公式（1）可以反推出綜合流量系數(shù)C1值。將水位Z與綜合流量系數(shù)C1匯于圖紙上，發(fā)現(xiàn)C1值并非一個常數(shù)，而是與Z值呈指數(shù)函數(shù)分布，即隨著水位的增長，綜合流量系數(shù)增幅加大，最終使得流量值越來越大。

3、 結(jié)論

通過對涼水河子水文站斷面固化后的枯水期實測水位與流量的分析，發(fā)現(xiàn)水位流量關(guān)系呈較為穩(wěn)定的單一線。利用堰閘流量系數(shù)計算公式，推求出綜合流量系數(shù)與水位基本呈指數(shù)函數(shù)分布。這為相似堰閘推求流量所采用的綜合流量系數(shù)提供參考依據(jù)。

由于本次分析采用的資料系列較短，且只適用于低枯水分析，高洪水條件下，有待于進(jìn)一步分析。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳文熙，王鑫東.基于物理模型的河流斷面固話測流技術(shù)試驗研究.中國防汛抗旱.2015，25（3）：66-67.

[2] 水利部長江水利委員會水文局.水文資料整編規(guī)范.中國水利水電出版社，2012.

[3] 劉丹，石鳳君，張利等.河道固化斷面的試驗研究.水利科技與經(jīng)濟(jì).2013，19（6）：67-69.

作者簡介：祖佳（1982- ），女，遼寧省朝陽市人，工程師，主要從事水文科技服務(wù)工作。