李守浩

(阜陽(yáng)水文水資源局，安徽 阜陽(yáng) 236002)

楊橋老閘2004年大修后閘底板加高,孔寬變窄,以及河道特性改變各流太水力因素發(fā)生變化,已形成前后2個(gè)資料系列,本文利用2004年檢修后的水文資料系列分析率定出其新的關(guān)系線。楊橋新閘2005年除險(xiǎn)加固后已形成前后2個(gè)資料系列,本文利用2005年檢修后的水文資料系列分析率定出其新的關(guān)系線。

1 水位流量關(guān)系特性分析

1.1 計(jì)算公式

楊橋新、老閘利用相關(guān)水力因素系數(shù)法定線推流,老閘常出現(xiàn)流態(tài)為自由式孔流和自由式堰流;新閘常出現(xiàn)流態(tài)為淹沒(méi)式孔流。

自由式孔流、自由式堰流和淹沒(méi)式孔流選用的計(jì)算公式分別如式(1)、式(2)和式(3):

(1)

自由式堰流計(jì)算公式Q=C1BH3/2

(2)

(3)

其中,Q為過(guò)閘流量,m3/s;M1為自由式孔流流量系數(shù);B為閘孔開(kāi)啟凈寬,m;e為閘門(mén)開(kāi)啟高度,m;hu為上游水頭,m;hc為收縮斷面處水深=εe,m;c1為自由式堰流流量系數(shù);H為上游水頭=Zu-Ha,m;Ha為堰頂高程,m;ΔZ為閘上下游水位差。根據(jù)上述公式可用實(shí)測(cè)資料推求自由式堰流、自由式孔流淹沒(méi)式孔流流量系數(shù)。

1.2 資料的選用

本次分析,新閘采用2007年至2014年實(shí)測(cè)資料,老閘采用2005年至2016年實(shí)測(cè)資料,流量資料均為流速儀實(shí)測(cè),精度較高。

1.3 水位變幅及高低水延長(zhǎng)及關(guān)系線劃分

本站水位流量關(guān)系特性分析采用堰閘流量系數(shù)法定線推流。新閘深孔采用水位差與閘孔平均流速建立關(guān)系;老閘采用堰閘流量計(jì)算公式分別計(jì)算出各種流態(tài)的流量系數(shù),進(jìn)行分析。老閘2004年大修后閘底板加高,孔寬變窄,以及河道特性改變,關(guān)系線系重新率定。老閘分別定出以下系數(shù)線:① 自由式孔流,② 自由式堰流,其他系數(shù)線因點(diǎn)次少無(wú)法率定。

新閘深孔淹沒(méi)式孔流ΔZ～V關(guān)系線劃分如下:ΔZ值在1.30m以下為下部,ΔZ值在1.30m以上為中、上部。

新閘深孔淹沒(méi)式孔流ΔZ歷年最大變幅5.00m,實(shí)測(cè)點(diǎn)據(jù)變幅4.47m,占?xì)v年變幅89.0%;高水延長(zhǎng)變幅0.11m,占實(shí)測(cè)變幅2.5%;低部延長(zhǎng)變幅0.02m,占實(shí)測(cè)變幅0.45%。

老閘(閘下)站關(guān)系線的劃分如下:依據(jù)實(shí)測(cè)流量資料,按照文[3]平底閘流態(tài)判別,根據(jù)本站堰閘實(shí)際情況將孔流和堰流分界點(diǎn)定在e/hu為0.70,由堰和由孔交界處測(cè)點(diǎn)按由堰處理。

(1)由孔。e/hu數(shù)值在0.17以下為下部,e/hu數(shù)值在0.17以上為中、上部。

(2)由堰。hu數(shù)值在1.0m以下為下部,hu數(shù)值在1.0m以上為中、上部。

老閘自由式孔流e/hu歷年最大變幅0.660,實(shí)測(cè)點(diǎn)據(jù)變幅0.656,占?xì)v年變幅99.4%;低部延長(zhǎng)變幅0.015,占實(shí)測(cè)變幅2.3%。

老閘自由式堰流hu歷年最大變幅3.60m,實(shí)測(cè)點(diǎn)據(jù)變幅3.55m,占?xì)v年變幅98.6%;低部延長(zhǎng)變幅0.10m,占實(shí)測(cè)變幅2.9%。

2 水位流量關(guān)系分析

2.1 測(cè)驗(yàn)河段情況

本站測(cè)驗(yàn)河段基本順直,新閘上游右岸有涎河匯入,上游50km處為河南省沈邱閘,本站水位流量關(guān)系受上游沈丘閘和下游阜陽(yáng)閘調(diào)節(jié)影響,當(dāng)阜陽(yáng)閘關(guān)閘時(shí),受潁河回水頂托影響。泉河來(lái)水時(shí)水量調(diào)節(jié)多啟用老閘,當(dāng)遇大洪水時(shí),新老閘同時(shí)開(kāi)啟泄洪。新、老閘引河在閘上游800m處分開(kāi),閘下游250m處匯合,2座閘的測(cè)流斷面在各自閘下游的180m處,閘孔出流量受兩閘運(yùn)用形式影響較大。

2.2 定線

新閘關(guān)系線(深孔淹沒(méi)式孔流)在水位差小于、等于0.02m時(shí)因受水尺零點(diǎn)高程位數(shù)取舍及水位觀讀誤差影響點(diǎn)據(jù)較散亂,本次關(guān)系線誤差統(tǒng)計(jì)僅為Z>0.02m的部分共率定31次建立ΔZ～V關(guān)系,點(diǎn)據(jù)關(guān)系良好如圖1所示。

老閘自由式孔流共率定32次建立e/hu～M1關(guān)系,點(diǎn)據(jù)關(guān)系線良好如圖2所示;老閘自由式堰流在單獨(dú)開(kāi)啟共率定41次建立hu～C1關(guān)系,點(diǎn)據(jù)關(guān)系線良好如圖3所示。

圖1新閘深孔淹沒(méi)式孔流過(guò)閘平均流速關(guān)系曲線

圖2老閘自由式孔流流量系數(shù)關(guān)系曲線

圖3老閘自由式堰流流量系數(shù)關(guān)系曲線

2.3 各種誤差計(jì)算

根據(jù)文[1]、文[2]的相關(guān)規(guī)定,對(duì)個(gè)流態(tài)關(guān)系線進(jìn)行3種檢驗(yàn)和誤差評(píng)定如表1、表2所列。

表1 新閘流量系數(shù)關(guān)系曲線誤差統(tǒng)計(jì)表

表2 老閘流量系數(shù)關(guān)系曲線誤差統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)老閘自由式孔流、自由式堰流出流,2004年大修后閘底板加高,孔寬變窄,以及河道特性改變各流太水力因素發(fā)生變化,形成前后2個(gè)系列老閘用2005年至2016年實(shí)測(cè)資料定得自由式孔流、自由式堰系數(shù)線基本穩(wěn)定,可用來(lái)資料整編,但每年應(yīng)認(rèn)真校測(cè);

對(duì)新閘深孔淹沒(méi)式孔流出流,淹沒(méi)式孔流線用2007年至2014年實(shí)測(cè)資料定出其新ΔZ～V關(guān)系線也基本穩(wěn)定,但由于ΔZ在1.0以上分布較少,資料系列不長(zhǎng)點(diǎn)據(jù)不多,所以在滿足測(cè)驗(yàn)的情況下每年要抓好時(shí)機(jī)認(rèn)真校測(cè)提高定線精度。