(長江中游水文水資源勘測局崇陽水文站,湖北 崇陽 437500)
白霓橋水文(二)站地處鄂東南山區(qū),為國家基本控制站,即控制陸水水庫小港北支大市河水情的基本站。其流域面積為215km2。屬典型的山溪性小河測站,來水主要源于斷面上游降雨量。在斷面下游2.5km處與高堤河匯合后約流經(jīng)3km入陸水水庫,在出口下游34km有陸水水庫水利樞紐控制。該站建站于上世紀(jì)60年代初期,其主要任務(wù)是為陸水水利樞紐運(yùn)行、調(diào)度服務(wù)和國家收集基本的水文資料以及為地方防汛抗旱提供水文信息。
該測驗(yàn)河段順直,長度約800m,河寬50m。河床由粗沙、卵石組成,稍有沖淤變化。兩岸為陡坎,特大洪水來臨時(shí)(水位達(dá)61.20m以上)會出現(xiàn)漫灘。斷面上游約500m處右岸有桂泉河入?yún)R;斷面下游約30m有兩墩三孔公路橋1座(混凝土質(zhì)),橋頂孔高程60.75m,故當(dāng)水位達(dá)到此高程時(shí)橋身阻水,對斷面流速產(chǎn)生一定的影響,在陸水水庫水位較高時(shí)本斷面受頂托影響,在不受頂托影響時(shí)水位流量為單一的水位流量關(guān)系。從斷面到下游50m處兩岸為塊石護(hù)坡。2006年在斷面下游約320m處修建公路橋1座,對測驗(yàn)有一定的影響。近年來,由于水體不斷惡化產(chǎn)生富營養(yǎng)化,引起測驗(yàn)河段水草增多,嚴(yán)重影響低水流量測驗(yàn)。
該站的流量測驗(yàn)方法根據(jù)測站任務(wù)書要求,一般采用水文纜道流速儀法施測,低水時(shí)期在臨時(shí)斷面或本斷面采用流速儀法涉水施測,當(dāng)纜道失去控制無法采用流速儀法施測時(shí),在斷面上下游設(shè)立的浮標(biāo)上下斷面和浮標(biāo)中斷面采用浮標(biāo)法施測,流量的測驗(yàn)方法滿足規(guī)范要求。
該站流量測次分布情況一般采用單一線法均勻布置流量測點(diǎn),適當(dāng)考慮漲水面和退水面的對稱性,水位流量測點(diǎn)間距滿足規(guī)范要求。當(dāng)陸水水庫水位較高而出現(xiàn)頂托影響時(shí),按繩套要求布置測點(diǎn)。但考慮到多數(shù)測驗(yàn)時(shí)期該斷面河寬小于50m,測速垂線卻和測深垂線一樣多。即11線0.6處相對位置一點(diǎn)法,測深垂線與測速垂線完全重合。尤其是在中低水時(shí)期,測速垂線需要精簡的問題就此浮現(xiàn)出來。
根據(jù)《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》中第4.2.1條規(guī)定:測速垂線的布設(shè)宜均勻分布,并應(yīng)能控制斷面地形和流速沿河寬分布的主要轉(zhuǎn)折點(diǎn),無大補(bǔ)大割。該站2008~2012年上半年的大斷面見圖1。
圖1 白霓橋水文(二)站多年大斷面圖
從圖1中可以看出,無論是岸上還是水下部分,斷面的變化均較小,尤其水下部分無較大轉(zhuǎn)折,垂線的精簡可間斷等長挑選。按目前任務(wù)書要求,該站的常規(guī)測驗(yàn)測深、測速起點(diǎn)距均為11線,采用相對位置0.6處一點(diǎn)法測流,漫灘后灘地根據(jù)情況布線施測(見表1)。
表1 測深測速垂線布設(shè)表
根據(jù)間斷等長挑選方法,提出兩種方案,精簡垂線的起點(diǎn)距分別是:
方案一:14m、22m、30m、38m處的垂線測速;方案二:14m、26m、34m、42m處的垂線測速。
本次分析根據(jù)以上兩種方案取用2007~2011年共計(jì)79次流量資料進(jìn)行重新計(jì)算。由于只精簡4條垂線的測速部分,精簡前后的流量資料寬深比沒有任何變化,符合任務(wù)書根據(jù)規(guī)范定出的要求。將兩種方案精簡前后流量進(jìn)行對比,相對誤差統(tǒng)計(jì)見表2。
從表2中的數(shù)據(jù)可知,2011年兩種方案的誤差相當(dāng);2008年至2010年方案二優(yōu)于方案一;2007年則是方案一優(yōu)于方案二。綜合五年數(shù)據(jù)分析的結(jié)果是方案二優(yōu)于方案一。從表3還可以看出,流量的相對誤差不超過±3.0%的累積頻率兩種方案分別達(dá)到42%和51%;不超過±5.0%的累積頻率分別達(dá)到61%和69%;不超過±8%的累積頻率分別達(dá)到71%和75%。系統(tǒng)誤差分別為-3.1%和-1.7%。
根據(jù)《水文測驗(yàn)手冊》規(guī)定:精簡后算得的流量與精測流量相比,其誤差值符合表3的規(guī)定,同時(shí)面積誤差不超過±3.0%時(shí),即該測流方案可作為經(jīng)常性的測流方法(即常測法)。
據(jù)以上分析得出,該測流精簡方案與精簡前相比尚不符合《規(guī)范》的誤差要求??紤]到測流方案為11線一點(diǎn)法(即每線的間距為4m)已屬基本合理;雖斷面河床較為穩(wěn)定,但春夏季斷面的水草生長茂盛,增加了斷面的糙率,給流量變化帶來一定的影響,因而不能將該站斷面與人工渠道等同考慮。垂線的精簡方案在此站尚不能展開。由此可知,白霓橋(二)站目前的測流方案尚屬較合理的測驗(yàn)方案。
表2 精簡前后流量相對誤差統(tǒng)計(jì)表
表3 常測法的誤差限界