蠻河流域挽魚溝水文站水位糙率關(guān)系分析

摘 ? ?要：本文以蠻河流域的挽魚溝水文站實(shí)測(cè)糙率資料為研究對(duì)象，收集自建站以來(lái)實(shí)測(cè)糙率資料，建立水位-糙率關(guān)系曲線，為汛期特大洪水采用比降面積法計(jì)算實(shí)時(shí)流量時(shí)提供參數(shù)，從而保障及時(shí)報(bào)汛。本站糙率分析表明，當(dāng)歷年河床沖於情況變化不大的河道，其水位-糙率關(guān)系曲線在中高水呈現(xiàn)單一線趨，糙率的選取可以該站日常流量測(cè)驗(yàn)和搶測(cè)特大洪水流量測(cè)驗(yàn)補(bǔ)充應(yīng)急測(cè)流方法，具有較好的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：水文站;糙率;比降面積法

中圖分類號(hào)：P332 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1004-7344（2019）03-0122-02

1 ?前 言

目前水文站常用的測(cè)流方法有：多普勒流速儀（ADCP）、纜道流速儀、浮標(biāo)法、比降-面積法、電波流速儀法等，在特大洪水期間測(cè)流設(shè)施設(shè)備易被大水沖毀，因此比降-面積法在此期間測(cè)流方式具有簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、安全、迅速等特點(diǎn)。比降-面積法適用于斷面穩(wěn)定、河床沖於變化不大，較為順直的河段，并且歷年水位-流量關(guān)系比較穩(wěn)定的河流。水文站的斷面形式及河床質(zhì)地情況各不相同，因此糙率值不同，變幅較大。在汛其發(fā)生特大洪水期間，因沖毀站房或河道測(cè)驗(yàn)設(shè)施等情況，不能及時(shí)獲取即時(shí)流量，將對(duì)防汛安全帶來(lái)不利影響。現(xiàn)在大部分水文站資料系列長(zhǎng)，具備分析計(jì)算糙率的條件，若果各站均分析出水位-糙率關(guān)系曲線，通過(guò)比降面-積法就可以求得即時(shí)流量，為防汛及時(shí)提供數(shù)據(jù)。

2 ?測(cè)站概況

挽魚溝水文站1961年4月設(shè)立，位于湖北省南漳縣李廟鎮(zhèn)甘洞村。地理位置處于東經(jīng)110°39′54〃，北緯31°46′31〃，控制蠻河集水面積560km2，漢江中游水系，河名為蠻河，至河口距離151km，是三道河水庫(kù)（大型）的入庫(kù)站。挽魚溝站自建站以來(lái)多年平均降水量1047.4mm，實(shí)測(cè)最大年降水量1457mm（1964年），最小年降水量630.5mm（1966年）。降水主要集中在4～10月，其降水量約占全年的79.2%，降水空間分布均勻，過(guò)程較為集中。多年平均水位173.05m，多年平均流量8.45m3/s。年水位變幅最大可達(dá)5.8m。挽魚溝水文站測(cè)驗(yàn)河段順直長(zhǎng)300m，左岸為陡山，右岸為梯田，河床由沙卵石組成，斷面沖淤變化不大。基上3km處建有電站，低水水位受電站發(fā)電影響;基下150km處為小灘口，基下300m處為彎道灘口，起測(cè)站控制作用。其低水受基本斷面下游的小灘口控制，當(dāng)洪水位不超過(guò)175.00m時(shí)，水流關(guān)系保持不變;中高水受下游彎道控制，歷年的水位流量關(guān)系單一。

3 ?斷面穩(wěn)定性分析

挽魚溝水文站斷面穩(wěn)定性分析選用了近10年基本水尺斷面資料，2013年選用汛前、汛后資料，2006～2015年選用汛前資料，共11次大斷面資料。根據(jù)歷年實(shí)測(cè)大斷面成果采用不同的符號(hào)點(diǎn)繪河底高程沿橫斷面分布圖，分布情況如圖1。

通過(guò)實(shí)地勘察本站斷面右岸起點(diǎn)距12～34m之間的坡地上種植了農(nóng)作物，經(jīng)常受人類活動(dòng)影響，34～92m為主槽，左岸為陡山，各次測(cè)量時(shí)因未能測(cè)量固定的位置導(dǎo)致斷面不一致。沖淤主要發(fā)生在主槽，從上圖中可以看出，雖然有沖有淤，但斷面形狀基本沒(méi)有大的變化，本斷面內(nèi)屬于普遍沖淤，斷面較為穩(wěn)定。

4 ?糙率分析

4.1 ?資料選用

由于挽魚溝站近10年觀測(cè)糙率系列不足30次，因此延長(zhǎng)了年限，并重點(diǎn)選擇自建站以來(lái)實(shí)測(cè)高中水資料，本次分析選擇了171次實(shí)測(cè)糙率資料，其中2012年4次、2009年2次、2008年3次、2007年2次、1989年7次、1988年9次、1987年4次、1984年5次、1983年91次、1982年37次、1975年7次。根據(jù)水位級(jí)的劃分：176.10m以上為高水，173.70m以下為低水，其余為中水的標(biāo)準(zhǔn)，本次分析共選擇高水資料24次、中水資料115次、低水資料32次。其中有4個(gè)相對(duì)誤差超過(guò)25%，舍棄，不參與檢驗(yàn)。

4.2 ?分析方法

將選擇的167次實(shí)測(cè)糙率資料在圖上用不同符號(hào)分年度點(diǎn)繪，見右圖。根據(jù)水位糙率關(guān)系圖可以看出，挽魚溝糙率在低水時(shí)糙率最大，中高水時(shí)大點(diǎn)距系列基本與水位坐標(biāo)平行，變幅大致在0.024-0.032之間。采用人工定線，確定中高水水位-糙率關(guān)系曲線，見表1。

三種檢驗(yàn)：通過(guò)對(duì)選用的171次糙率資料，進(jìn)行三種檢驗(yàn)，詳見表2，符號(hào)檢驗(yàn)、偏離數(shù)值檢驗(yàn)合格，適線檢驗(yàn)免檢，系統(tǒng)誤差為0。

根據(jù)以上分析結(jié)論，挽魚溝站水位—糙率關(guān)系，低水位部分隨水位變高糙率逐漸變大，高水位趨近于常數(shù)。該曲線線型良好，是標(biāo)準(zhǔn)的反向曲線，具有很好的代表性，具備優(yōu)越的使用條件。

5 ?結(jié) 論

綜上所述，在斷面穩(wěn)定、河床沖於變化不大，較為順直的河段，并且歷年水位-流量關(guān)系比較穩(wěn)定的河流進(jìn)行水位-糙率關(guān)系分析具有很高的實(shí)用價(jià)值。在實(shí)際分析時(shí)，針對(duì)不同站的水流關(guān)系采用多種方法進(jìn)行分析，力爭(zhēng)建立各站的水位-糙率曲線，在經(jīng)過(guò)上級(jí)部門進(jìn)行審核批準(zhǔn)后，可以作為特大洪水流量計(jì)算的具體參數(shù)值，為水文部門在及時(shí)報(bào)汛方面具有較高的現(xiàn)實(shí)意義，建議推廣后應(yīng)用。

收稿日期：2018-12-6

作者簡(jiǎn)介：劉紅奎（1984-），工程碩士學(xué)位，本科，從事水文勘測(cè)工作。