覃瑜慧
(河池水文中心宜州水文中心站,廣西 宜州 546300)
安馬水文站位于河池市宜州區(qū)安馬鄉(xiāng)安馬社區(qū),屬國(guó)家基本水文站,是珠江流域西江水系中洲小江控制站,屬二類測(cè)驗(yàn)精度水文站。站址下距龍江匯河口19 km,集水面積2111 km2,主要測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目有:水位、流量、降水、蒸發(fā)等;安馬站測(cè)驗(yàn)河段順直、河床穩(wěn)定、主流穩(wěn)定,河段兩岸為U 型峽谷,河寬大約在40~100 m 之間,河床由巖石夾粗卵石組成,兩岸為沙質(zhì)土,有低矮灌木、雜草,河流斷面高水無(wú)分流、無(wú)漫溢。下游200 m建有普通橋梁1座,下游400 m新建有公路橋梁1座,下游25 km處建有葉茂水電站。
安馬水文站受上游來(lái)水影響,當(dāng)上游河水匯入時(shí)水位漲率急劇,若仍采用多點(diǎn)法施測(cè),測(cè)點(diǎn)流速將增加測(cè)速歷時(shí),勢(shì)必影響流量過(guò)程測(cè)驗(yàn),使測(cè)驗(yàn)精度無(wú)法得到保證,同時(shí),中高水時(shí)安馬站河面浮物較多,若采用五點(diǎn)法施測(cè),不利于安全。綜合考慮,本站開(kāi)展0.2、0.6 相對(duì)位置流速系數(shù)分析,以此率定系數(shù),在保證測(cè)驗(yàn)精度的情況下,當(dāng)測(cè)速垂線水深較小或大洪水期間為搶測(cè)洪水,采用0.2、0.6相對(duì)水深位置測(cè)速來(lái)解決前面所提到的測(cè)驗(yàn)問(wèn)題。
根據(jù)《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》(GB50179-2015)對(duì)流速系數(shù)確定的規(guī)定要求,對(duì)暢流期流速系數(shù)K0.2、K0.6按下列要求進(jìn)行率定工作。
(1)暢流期0.2、0.6 m水深流速系數(shù),采用五點(diǎn)法測(cè)速資料分析確定,利用垂線平均流速與0.2、0.6 m 水深測(cè)點(diǎn)流速進(jìn)行對(duì)比分析,經(jīng)多次分析后確定0.2、0.6 m水深流速系數(shù)K值。
(2)0.2、0.6 m 水深的流速為垂線各測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值。
(3)流速計(jì)算方法。①一點(diǎn)法:Vm=KV0.2Vm=KV0.6;②五點(diǎn)法:Vm=0.1×(V0+3V0.2+3V0.6+2V0.8+V1.0)
式中:Vm為垂線平均流速;K為相對(duì)水深處的流速系數(shù);V0,V0.2,V0.6,V0.8,V1.0分別為相對(duì)0、0.2、0.6、0.8、1.0 m水深垂線流速。
隨機(jī)選取2018年安馬水文站在低中水采用精測(cè)法測(cè)得的流量資料3 份,流量采用水文纜道懸掛流速儀施測(cè),測(cè)速垂線8~10 條,測(cè)速歷時(shí)100 s。本次分析選用的實(shí)測(cè)資料樣本(見(jiàn)表1),表內(nèi)對(duì)各次流量中每條垂線進(jìn)行了相關(guān)分析。
表1 安馬水文站水面流速系數(shù)與0.2、0.6 m水深流速系數(shù)分析統(tǒng)計(jì)表
3.3.1 回歸分析法
以0.2 m 相對(duì)水深流速為橫坐標(biāo),以垂線平均流速為縱坐標(biāo)作相關(guān)圖,R2=0.981,兩者相關(guān)較好(見(jiàn)圖1)。
圖1 安馬水文站0.2 m相對(duì)水深流速~垂線平均流速相關(guān)圖
對(duì)回歸方程和簡(jiǎn)化后的函數(shù)式進(jìn)行偏離誤差檢驗(yàn),分析結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 函數(shù)關(guān)系檢驗(yàn)表(0.2 m相對(duì)水深流速系數(shù))
以0.6 m相對(duì)水深流速為橫坐標(biāo),以垂線平均流速為縱坐標(biāo)作相關(guān)圖,R2=0.991,兩者相關(guān)較好(見(jiàn)圖2)。
圖2 安馬水文站0.6 m相對(duì)水深流速~垂線平均流速相關(guān)圖
對(duì)回歸方程和簡(jiǎn)化后的函數(shù)式進(jìn)行偏離誤差檢驗(yàn),分析結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 函數(shù)關(guān)系檢驗(yàn)表(0.6 m相對(duì)水深流速系數(shù))
3.3.2 均值法
通過(guò)每個(gè)樣本的垂線平均流速分別與水面流速及0.2、0.6 m相對(duì)水深流速的比值,得出每個(gè)樣本的V/V0、V/V0.2、V/V0.6,最后統(tǒng)計(jì)出均值,經(jīng)計(jì)算,水面流速系數(shù)均值為0.92;0.2 m相對(duì)水深流速系數(shù)均值為0.91;0.6 m相對(duì)水深流速系數(shù)均值為0.98。
3.3.3 實(shí)測(cè)流量計(jì)算
0.2、0.6 m 相對(duì)水深流速系數(shù)采用平均值法和回歸分析法的平均數(shù)對(duì)流速進(jìn)行計(jì)算,分析結(jié)果見(jiàn)表4。
表4 2018年4月~2019年5月安馬站流量測(cè)驗(yàn)分析表
通過(guò)表4我們可以看出,0.2 m采用流速系數(shù)為0.90;0.6 m采用系數(shù)為1.0,所計(jì)算得出的流量符合整編規(guī)范《水文資料整編規(guī)范》(SL247-2012)中的定線誤差標(biāo)準(zhǔn),說(shuō)明0.2、0.6 m的水深流速系數(shù)具有代表性,成果可靠,可以采用。
通過(guò)對(duì)2018年的3 個(gè)樣本進(jìn)行分析計(jì)算得出0.2 m水深流速均值系數(shù)為0.91,相關(guān)分析得出系數(shù)為0.90,取兩者平均得出系數(shù)0.90;0.6 m 水深流速均值系數(shù)為0.98,相關(guān)分析得出系數(shù)為1.04,取兩者平均得出系數(shù)1.0。