程　慧，張春玲，楊清海（.萊蕪市水文局，山東 萊蕪 700；.泰安市水文局，山東 泰安 7000）

雪野水庫(kù)西輸水洞水位流量關(guān)系率定

程慧1，張春玲2，楊清海2
（1.萊蕪市水文局，山東 萊蕪 271100；2.泰安市水文局，山東 泰安 271000）

【摘要】通過(guò)對(duì)2007—2013年雪野水庫(kù)西輸水洞45次流量資料分析，采用一元三次插值擬合定線方法對(duì)水位流量關(guān)系進(jìn)行率定，率定成果經(jīng)三種檢驗(yàn)均符合《水文資料整編規(guī)范》的精度要求，可以應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中去。同時(shí)根據(jù)本率定成果，對(duì)穩(wěn)定的人工渠道斷面實(shí)現(xiàn)流量間測(cè)，從而提高測(cè)驗(yàn)效率，降低工作強(qiáng)度。

【關(guān)鍵詞】雪野水庫(kù)；渠道；水位流量；水文測(cè)驗(yàn)

為提高水文監(jiān)測(cè)效率，對(duì)規(guī)則斷面多年水位流量測(cè)點(diǎn)分析，率定穩(wěn)定的水位與流量關(guān)系綜合曲線，可有效減少水文測(cè)驗(yàn)次數(shù)，降低水文職工勞動(dòng)強(qiáng)度。雪野水庫(kù)水文站是國(guó)家重點(diǎn)站，贏汶河主要控制站，肩負(fù)著向國(guó)家防總、山東省防汛指揮部、省水文局、萊蕪市防辦等的報(bào)汛任務(wù)。2006年，該水庫(kù)通過(guò)除險(xiǎn)加固工程，對(duì)水庫(kù)進(jìn)行大壩加固、溢洪閘、輸水洞進(jìn)行改造，改造后輸水洞常年放水，用于發(fā)電和灌溉。由于發(fā)電主要在晚上，給測(cè)驗(yàn)工作帶來(lái)不便，加之閘門(mén)變動(dòng)頻繁，測(cè)驗(yàn)任務(wù)較重，探索新的測(cè)驗(yàn)方式勢(shì)在必行。

1　工程概況

雪野水庫(kù)位于黃河流域大汶河水系贏汶河干流的中上游、山東省萊蕪市雪野旅游區(qū)境內(nèi)。水庫(kù)于1959-11開(kāi)工建設(shè)，1966-07完工，控制流域面積為444km2，總庫(kù)容為2.21億m3，樞紐工程由主副壩、放水洞、溢洪道（閘）和發(fā)電站組成，是一座以防洪為主、兼有工農(nóng)業(yè)供水、發(fā)電、旅游等綜合利用的大（2）型水庫(kù)。

水庫(kù)西輸水洞位于水庫(kù)大壩的西側(cè)，進(jìn)口距大壩垂直距離約150m，輸水洞渠長(zhǎng)500m，均為順直渠道，渠道分入水口、閘門(mén)、涵洞、水電機(jī)組、出口下30m到達(dá)斷面，形狀為矩形，其寬5.7m，深4.15m，設(shè)計(jì)流量30m3/s。其斷面架設(shè)纜道，右岸設(shè)水位計(jì)房。斷面除受水位（水深）影響外，受其他影響較小，率定關(guān)系線成為可能。

2　測(cè)驗(yàn)資料分析

2.1流量測(cè)次布設(shè)分析

根據(jù)《水工建筑物測(cè)流規(guī)范》要求，率定分析測(cè)驗(yàn)，應(yīng)積累不少于3年至少30次的實(shí)測(cè)資料。2007—2013年底，雪野水庫(kù)壩上及西輸水洞水位同時(shí)觀測(cè)，在閘下30m斷面設(shè)纜道房及自記水位計(jì)，并在開(kāi)閘放水時(shí)進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)，7年共施測(cè)流量45次。放水水位均在25cm以上，最高達(dá)1.42m；不放水時(shí)，輸水洞渠道干涸。通過(guò)分析實(shí)測(cè)流量資料，分布均勻，測(cè)次合理，滿足率定要求。

2.2垂線、測(cè)點(diǎn)布設(shè)分析

根據(jù)《河道流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》要求，河(渠)道寬度流量精確測(cè)驗(yàn)最少測(cè)速垂線數(shù)目不能少于5條。該輸水洞渠道底寬5.7m，上口寬5.7m，為滿足測(cè)驗(yàn)規(guī)范要求，故布設(shè)5條測(cè)速垂線。由于受上游水流發(fā)電機(jī)組影響，水位漲落速度快、暴漲暴落，所測(cè)流量對(duì)應(yīng)水位分布在低水和中高水?dāng)嗝媪魉偈軆砂稕_擊，纜道隨流速左右擺動(dòng)幅度較大，不宜采用多點(diǎn)法。所測(cè)資料符合測(cè)驗(yàn)規(guī)范要求。

2.3水深測(cè)驗(yàn)分析

2006年，雪野水庫(kù)除險(xiǎn)加固后，對(duì)輸水洞測(cè)驗(yàn)斷面進(jìn)行了局部改造，并新設(shè)浮子式自記水位計(jì)1套，幾年來(lái)，運(yùn)轉(zhuǎn)正常。流量測(cè)驗(yàn)完全參照《河道流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》進(jìn)行，斷面基本水尺水位由水尺讀數(shù)代替（水尺讀數(shù)即為水深）。

3　水位流量關(guān)系線分析

雪野水庫(kù)西輸水洞水位流量關(guān)系線，實(shí)測(cè)流量45次，全部取用流量點(diǎn)定線，測(cè)點(diǎn)均勻分布在水位流量關(guān)系曲線（圖省略）兩側(cè)。

3.1符號(hào)檢驗(yàn)

檢驗(yàn)所定水位流量關(guān)系曲線兩側(cè)測(cè)點(diǎn)數(shù)目分配是否均衡合理。借以判斷關(guān)系曲線是否正確，其計(jì)算公式：

式中：n為總測(cè)次；k為負(fù)號(hào)個(gè)數(shù)；α為顯著性水平；u為計(jì)算統(tǒng)計(jì)量；u1－α/2為統(tǒng)計(jì)量查表取1.15。取n=45，k=20，α=0.25，計(jì)算得u=0.30。

新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院點(diǎn)加團(tuán)隊(duì)自1998級(jí)本科生為實(shí)施范圍，在本科生培養(yǎng)中推行科研團(tuán)隊(duì)——小組二元育人模式，該模式對(duì)本科生管理更具有針對(duì)性，團(tuán)隊(duì)成員科研素質(zhì)明顯提高，推行模式二十年來(lái)使本科生在有限的活動(dòng)資源和空間條件下，滿足了應(yīng)用創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求。推行該模式不僅在培養(yǎng)具備綜合科研素質(zhì)的優(yōu)秀醫(yī)學(xué)人才上有著重要意義，而且有助于全國(guó)高校本科生科研素質(zhì)培養(yǎng)模式的探索，對(duì)全國(guó)尚未形成統(tǒng)一的學(xué)生科研素質(zhì)培養(yǎng)機(jī)制提供借鑒。

因?yàn)?，u＜u1－α/2，所以檢驗(yàn)合理。

3.2適線檢驗(yàn)

按水位遞升次序，檢驗(yàn)實(shí)測(cè)點(diǎn)偏離曲線正負(fù)號(hào)的排列情況。借以檢查定線有無(wú)明顯系統(tǒng)偏離，其應(yīng)用公式：

式中：k為正負(fù)號(hào)變換次數(shù)；其余同前。取n= 45，k=20，α=0．05，計(jì)算得u=－1.06，查表 u1－d= 1.28。

因?yàn)?，u=－1.06，u＜u1－a所以檢驗(yàn)合理。

3.3偏離數(shù)值檢驗(yàn)

檢驗(yàn)測(cè)點(diǎn)偏離關(guān)系曲線的平均偏離值（即平均相對(duì)誤差）是否在合理范圍內(nèi)，借以用數(shù)據(jù)論證曲線確定是否合理，計(jì)算公式：

式中，Pi為測(cè)點(diǎn)與關(guān)系曲線的相對(duì)偏離值；n為測(cè)點(diǎn)總數(shù)；P為平均相對(duì)偏離值；SP為標(biāo)準(zhǔn)差；S 為P的標(biāo)準(zhǔn)差；t為統(tǒng)計(jì)量，給定的顯著性水平α=0.10，k為45，查表得t1－α/2=1.69。經(jīng)計(jì)算得：S=0.236；SP=3.52%；t=0.112。

因?yàn)閠＜t1－α/2即認(rèn)為合理。

3.4標(biāo)準(zhǔn)差檢驗(yàn)

實(shí)測(cè)流量點(diǎn)偏離關(guān)系曲線的標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算為3.5%，小于一類(lèi)站最小標(biāo)準(zhǔn)4.0%，符合《水文資料整編規(guī)范》的相關(guān)要求。

水位流量關(guān)系曲線確定后進(jìn)行三項(xiàng)檢驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，低水最大偏離10.1%，低水時(shí)偏離值大于8%的點(diǎn)子有1個(gè)，占總數(shù)的2.2%；高水最大偏離8.3%；高水時(shí)偏離值大于5%的有3個(gè)，占總數(shù)的6.6%。

4結(jié)論

利用一元三次插值法擬合曲線進(jìn)行率定分析得知：雪野水庫(kù)西輸水洞放水洞水位流量關(guān)系相對(duì)比較穩(wěn)定，定線方法、定線精度符合要求，可用于實(shí)際生產(chǎn)中。水位流量關(guān)系曲線符合水文資料整編規(guī)范精度要求，此關(guān)系曲線及其擬合公式在水庫(kù)渠道的過(guò)水流量推算中使用方便，操作簡(jiǎn)單?？梢越Y(jié)合水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)，間接實(shí)現(xiàn)流量的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

5建議

分析中雖然渠道擬合的水位流量關(guān)系曲線關(guān)系比較好，但是《水工建筑物測(cè)流規(guī)范》規(guī)定當(dāng)精度符合要求時(shí)，所建立的關(guān)系線或關(guān)系式可用于推求流量，以后每隔3～5年應(yīng)監(jiān)測(cè)1次，因此建議在使用過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合水庫(kù)放水對(duì)流量實(shí)行監(jiān)測(cè)，以驗(yàn)證其渠道的各項(xiàng)水力因素是否發(fā)生變化，若發(fā)生變化，應(yīng)及時(shí)修訂此關(guān)系曲線。

由于調(diào)水量相對(duì)較為平穩(wěn)，本次流量率定水位變幅范圍僅為0.30～1.42m，以后調(diào)水中若超過(guò)此變幅范圍時(shí)，應(yīng)隨時(shí)加測(cè)流量，不宜采用延長(zhǎng)水位流量關(guān)系線法，以確保推算水量的精度。

通過(guò)流速儀高中低實(shí)測(cè)流量測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，率定出合理的、符合實(shí)際的可靠關(guān)系曲線，通過(guò)水位或水深來(lái)推求流量，精度和誤差符合《水文資料整編規(guī)范》中的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)。曲線的確定有利于該站開(kāi)展流量間測(cè)，減輕水文測(cè)驗(yàn)人員的測(cè)驗(yàn)工作強(qiáng)度，節(jié)省了一定的物力財(cái)力。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯趙其芬）

【中圖分類(lèi)號(hào)】TV12

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1009-6159（2015）-06-0048-02

收稿日期：2015-01-14

作者簡(jiǎn)介：程慧(1975—)，男，工程師