永庆水文站0.2相对水深流速系数分析

何永健 张斌

（吉林省水文水资源局延边分局，吉林 延边 133001）

流量是反映水资源和江河等水体的水量变化的基本资料，也是河流最重要的水文特征值。在进行流域水利规划、各种水工建筑物的设计、施工、管理、运用，防汛抗旱斗争以及水质监测、水源保护等方面、都需要流量的资料。为了掌握江河流量变化的规律、为国民经济各部门服务，要求在设立的水文站上根据河流水情变化的特点，采用适当的测流方法进行流量测验。流量测验的方法很多，目前国内外广泛使用的方法是流速面积法。测流量时要在测流断面上选若干条垂线作为测速垂线，并在每条测速垂线上选定若干个测点进行测速，以求得垂线平均流速，但在某些特殊情况下，无法测得垂线上其它测点的流速，只能测得水面或0.2相对水深处的流速，乘以相应的系数，求得断面流量。这种测验方法既提高了测洪能力、简化流量实测工作量，又节省测流时间，为实测到暴涨暴落河流洪水过程提供了有利契机。

1 永庆水文站测洪方案的确定

永庆水文站位于吉林省安图县永庆乡，所在河流为黑龙江流域松花江水系大沙河，集水面积283km2，距河口距离11.3km，地处吉林省东部山区，大陆性季风气候，暴雨多集中在七、八月份。河流为山溪性河流，洪水来源为暴雨，洪水涨落率大，洪峰滞时短。峰形为单式峰，水位流量关系为稳定的单一线。设站目的是搜集小流域暴雨径流资料。

测验河段顺直长约100m，左岸为陡岸，右岸为沙壤土，柳树丛生，河床为砂卵石组成，测流设备为HY-100型手摇缆道，两岸支架均为6m高的钢架，主索跨度50m。测洪标准：20年一遇。

根据测站特性制定了四套测洪方案：

方案一：应用水文测验缆道悬挂流速仪，一点法（0.6）施测。测速垂线12条，测速历时60-100s。通常情况下采用此方案。

方案二：应用水文测验缆道悬挂流速仪，一点法（0.2）施测。测速垂线12条，测速历时60s，系数采用经验系数。当洪水暴涨暴落时，为有效缩短测速历时及躲避漂浮物的影响应采用此方案。

方案三：浮标法测流。在基本断面至上游120m处公路桥投放浮标，浮标系数采用经验系数。用吹哨、举旗联系。大洪水时特别是漂浮物较多使流速仪无法使用时应采用此方案。

方案四：水文缆道、上游公路桥被洪水毁坏无法使用时，采用天然浮标或比降-面积法推求流量。采用水力学法估算流量（糙率采用本站分析值，浮标系数采用经验系数）。

选择方案时，在满足精度要求的条件下，宜本着经济、实用的原则，根据本站技术条件和本次水情特点，综合权衡确定优选方案。本文讨论采用一点法（0.2）流速系数的分析。

2 为进行0.2流速系数的分析而实施的流量测验

2009年我们在高、中、低水共测得精测法流量资料16次。精测法是在较多的垂线和测点上用精密的方法测速，以研究各级水位下测流断面的水利要素的特点，为精简测流提供依据。精测法的流量测速垂线布设为均匀分布，并要求能控制断面地形和流速沿河宽分布的转折点，无大补大割，主槽垂线较河滩为密。流速测点分布：当垂线水深在0.40～0.60m时，采用0.2和0.8两点法施测，当垂线水深大于0.60m时，采用0.2、0.6、0.8三点法施测。

3 单次0.2相对水深流速实验系数分析

在精测法中，垂线平均流速为：

式中：Vm——垂线平均流速；

V0.2，V0.6，V0.8——分别为相对水深为0.2，0.6，0.8处的流速。

精测法计算出的流量为Qc。

在一点法（0.2）中，垂线平均流速仅采用V0.2计算出的流量为Q0.2，0.2相对水深流速实验系数K0.2为：

测验后的计算结果见表1，0.2相对水深流速实验系数K0.2在0.812-0.962之间，平均为0.89。

表1 永庆水文站实测流量成果表

为了研究Qc与Q0.2之间的相关关系（或称函数关系），将两变量以Q0.2为纵坐标，Qc为横坐标点绘于图1上。

图1 永庆站0.2流速系数分析图

从图上可以看出，这些相关点子的分布基本上呈直线趋势，点据分布比较集中，可以直接利用作图的方法求出相关直线，可用直线近似的代表这种相关关系。

在图上量得直线的斜率为0.89，即Qc=0.89Q0.2由此得出结论永庆水文站的0.2流速系数为0.89。

4 结语

测站在测取流量时，既要考虑测验时机的选择，也要考虑适当的测流方法，最好的测流方案应是在保证安全的前提下，既能达到一定的精度，又节约时间和人力。通过本次分析，永庆水文站0.2相对水深流速系数为0.89，虽然因条件限制，本次采用的实测资料次数较少，代表性有限，但证明了以往采用的经验系数0.89是合理可靠的，并对以后测流方案的优化提供了依据。