马庆楼 王勇成
(江苏省水文水资源勘测局徐州分局,江苏徐州 221006)
沂河塂上水文站单断速关系分析报告
马庆楼 王勇成
(江苏省水文水资源勘测局徐州分局,江苏徐州 221006)
本文通过对塂上水文站测流断面单断速关系进行分析，发现两者关系较好，符合规范定线精度，可以在测流中予以应用。
沂河 垂线 单断速分析
1 概况
沂河发源于沂蒙山区的鲁山,与沭河并行南下,于邳州市齐村入我市境内,至苗圩附近注入骆马湖。省界以上流域面积10522km2,骆马湖以上11242km2,从河源至骆马湖全长333km,我市境内长45.5km。境内主要支流有白马河、浪青河、新戴河,皆由左岸汇入。塂上水文站位于邳州市港上镇港西村西约750m的沂河上,该站建于1963年,当时为雨量站,1971年改级为汛期水位站,1972年升级为水文站,流域面积10522km2,观测项目有降水、水位、流量、泥沙、地下水、水质及上、下游落差水位从而进行河段落差分析。
该站警戒水位34.50m(废黄河口基面以上米数),设站以来,实测最高水位35.59m(1974年8月14日),实测最大流量6380m3/s(1974年8月14日),最大年径流量41.42亿立方米(2003年)。塂上水文站洪水主要来自上游沂蒙山区,洪水特性具有山溪性河流特征,来势凶猛,陡涨陡落,测洪任务十分艰巨。
2 测站功能与水利工程情况
塂上水文站为国家重点站,完全控制沂河10522km2流域面积进入骆马湖的水、沙量。该站多年来为国家及省、市、县各级防汛部门提供了许多重要水情信息,为防汛抗旱、水利规划设计及水资源的分析计算提供了宝贵资料。沂河干流省界以上有8座拦河闸坝,它们是北社、斜午、葛沟、茶山、临沂小埠东、李庄、土山、马头。
图1 缆道断面Vm/沿起点距分布图
图2 塂上水文站缆道测流断面单断速关系图
该站上游55km左岸建有彭家道口分洪闸一座,该闸共19孔,每孔净宽10m,设计最大分洪流量3000m3/s;上游51km右岸建有江风口分洪闸,共7孔,每孔净宽12m,设计最大分洪流量3000m3/s;上游20km处建有马头闸,在洪水期间,本站受其闸门调节影响。1997年8月20日由于上游马头闸突然倒闸,引起塂上水文站水位剧烈上涨,10分钟水位涨幅达1.08m,1小时水位涨幅达3.02m,给站上洪水测验工作带来很大困难。
3 现状分析
本站流量测验方法多采用桥测、电动缆道悬吊流速仪法,特大洪水时在桥上使用光电测速或水面浮标法测流作为应急方法。水位非常低时多采用悬杆悬吊流速仪法测流。
塂上水文站缆道测流断面长期使用10条测速垂线(起点距分别为60、100、140、180、220、250、280、320、360、400)进行流量测验,一次测流历时达半个小时左右。沂河水位暴涨暴落,进行一次流量测验有时水位涨幅可达40cm;涨水时水草较多,铅鱼需要往返几次才能完成一次流量测验,因此涨水时测站人员通常需要整夜奋战。近年来河床逐渐稳定,为了减少测流历时,尽量避开较多水草,对塂上水文站缆道测流断面进行测速垂线的单断速关系分析很有必要。
4 单断速关系分析
4.1 单断速关系分析的目的:减少劳动强度,及时快速采集水情信息
4.2 单断速关系分析步骤
(1)资料搜集:本次单断速关系分析采用2009年5-9月常测法实测流量资料46份进行分析。这46份流量测验资料的测流水位为28.80m～32.67m,测验流量为219m3/s～3540m3/s,详细数据略。
(2)垂线位置的选取与单位流速的计算:通过点绘每一份流量计算表沿起点距分布图(V为垂线平均流速,V为断面平均流m速,具体见图1)进行单位流速的挑选。经过反复比较,最终选定V100,V180,V250,这几条垂线的流速进行单位流速的计算。
图3
5 单断速关系线的应用
5.1 适用范围
此次分析是基于水位在28.80m～32.67m之间,流量在219m3/s～3540m3/s之间,所以单断速关系曲线的适用范围在符合规范基础上可以适当外延,即水位在28.80m～32.70m之间,流量在210m3/s～3550m3/s之间,超出此范围采用常测法测验。
5.2 测验方法
只要施测起点距100、180、250m这3条垂线平均流速,取其平均值为Vd,再根据公式计算断面平均流速。
5.3 流量计算
建立水位～面积关系曲线,根据测时水位查算断面面积,再乘以断面平均流速即为断面流量。
[1]《水文测验学》,华东水利学院严义顺主编,1984.10.
[2]《水文测验手册》,中华人民共和国水利电力部水利司主编,1975.2.
[3]《河流流量测验规范》,中华人民共和国水利部主编,1993.7.
