水利工程对水文站水文测验影响探讨

杜定强

（广东省水文局惠州水文测报中心 广东 惠州 516000）

随着国家经济的迅猛发展，尤其是改革开放后，水文在国民经济建设中的基础地位和防汛抗旱工作中发挥的作用越来越重要，水文基础设施建设与测站面貌发生了显著变化，水文站的工作环境也得到较大改善。要及时的了解和掌握水资源开发的现状，探索受水利工程影响的河道行洪规律、拟定相应的流量测验方案。

1.工程概况

渡头水文站位于增江上游惠州市龙门县，地处东经114° 10'，北纬23° 47'，集水面积472km2，是增江流域上游控制站，在大型水利枢纽工程-天堂山水利枢纽工程的下游3km处，是天堂山水利枢纽工程的流量出口控制站，对增江流域水量平衡，水资源规划和水质监测有了重要的意义和作用。

2.问题的来源

渡头水文站各水位级为：高水89.00～91.20m；中水 88.00～89.00m；低水 87.50～88.00m。由于受天堂山电站蓄放水影响，致使渡头水文站水位呈陡涨陡落的变化趋势，从而由突变到渐变的过程大多发生在88.00～89.00m之间，其平均涨落率约为10cm/分。致使在常规测验情况下其测验难度极大，如何在这种涨、退水都急剧的情况之下，解决该站低水流量测验难的问题？如何制定低水流量测验方法方案？针对这些问题，现对在88.00～89.00m水位之间的低水流量测验方法方案进行分析和探讨。

3.低水流量测验方法方案探讨

对低水流量测验方法、方案的探讨，必须按照流量测验规范的要求收集和积累一定的分级水位流量测验资料，探讨低水涨退水期间的流量测验规律，从而探索对测验方法方案的拟定。

3.1 低水流量测验难度的因由

在天堂山电站蓄放水的过程中，以渡头水文站为例，当水位在88.00～89.00m范围时，它的特性是时间短、涨落极快。当水位呈急速上涨（或者）急速下降时，其稳定的机率较少，致使这级低水在流量测验时机、方法上都难以掌握尺度，而在张落水过程中的测验、计算都必须采用相应水位计算，由于多种因素导致单次流量测验相对误差，很难达到满意的效果和规范的要求，因此测验难度极大。

3.2 低水流量测验方案

针对受天堂山电站影响下的低水流量测验难度及实际情况，鉴于大多数测站普片性存在这类问题，这里以渡头水文采用综合水位流量关系线法推求断面流量的方法为例，来分析探讨低水流量测验方法、方案的制作和应用。

3.2.1 综合水位流量关系法：首先收集多年以来，在88.00～89.00m范围内的原始流量测验资料共计90次，通过分析、筛选取用在水位稳定（或者较稳定）条件下的68测次（分析计算表省略），点绘综合低水综合水位流量关系图（如图1所示）。拟定综合水位流量关系曲线，并对关系线线形检验，其相对误差平均值P=0.21%，实测流量标准差SE=3.36%，其它检验值均符合允许后，制定低水综合水位流量关系表，作为推流备用。

图1

3.2.2 综合水位流量关系线的应用

由附图3所知，当水位在88.00～89.00m时，水位流量关系线形较为稳定。因此当在这级水位无法正常开展流量测验的情况下，可直接根据水位在综合水位流量关系线（表）上查出对应的流量值，即当出现Z1、Z2、Zn水位时，根据Z值分别在综合水位流量关系表中就可以查得Q1、Q2、Qn所对应的流量。这样就可以弥补在陡涨陡落情况下无法进行流量测验和资料整编中的流量推求，同时也解决了低水流量测验难的问题。

3.2.3 综合水位流量关系线的适用条件、范围及注意事项

在采用综合水位流量关系法推求低水流量时，对拟定的综合关系线必须进行反复的分析和论证，在关系线各相关误差检验达到规范要求的前提下。

(1)必须经上级主管部门批准方可使用；(2)在陡涨陡落、历时短无法进行流量测验时使用；(3)本方案仅限在分析范围内和规范允许的测站使用；(4)必须注意：每年在水位稳定或者较稳定的情况下，必须在分析水位级内测2～3次流量进行验证，若发现线形变化时应及时进行分析和对方案修正并报上级部门批复用。

3.2.4 流量关系系数法

这种方法一般应用在涨落率较快、测验条件困难的高水流量测验。根据图1、图2所示，由于88.20～87.30m水位的条件类似于高水条件，所以采取流量关系系数的方法推求低水流量，可解决在涨落率较快、短历时、流量测验条件困难等实际问题。故该方法适宜各类精度站的应用（由于原始资料收集不足，这里仅作方法介绍）。其方法是：一是收集所需分析范围内的资料，即在水位稳定（或者较稳定）条件下所测的多线多点实测流量资料30测次以上，从单次实测流量资料中，抽取3～5根相应的垂线流速（垂线流速基本接近断面平均流速）资料。二是对单次流量测验进行分析和筛选后，用抽取的垂线流速计算各单次断面虚流量。三是用Q断与Q虚分别计算K1值并点绘Q断与Q虚关系图，拟定系数K值（考虑K值精度直接影响断面流量Q虚值，故建议取用3位有效数字）。四是用拟定的K值乘以Q虚反推Q断分别计算其相对误差（系统误差应小于±1%）。五是在各项条件和指标均符合规范要求的前提下，编制拟定流量系数K方案报告，并报上级部门批复使用。

方案的应用和适用范围：当该方案批复使用后，在分析水位范围内每次只需对3～5根垂线进行流速测验，计算出断面虚流量Q虚值乘以系数K值即得出断面流量Q断。它适用受电站等方面影响的各类水文测站的低水流量测验。

本方法的注意事项：一是在收集多线多点实测流量资料时，对抽取流速垂线时的样本必须一致；二是必须对K值进行反复验算；三是一年内在水位稳定（或者较稳定）时，要进行3～5次多线多点实测流量测验来验证K值，一但K值发生变化或者相对误差超限，应及时的分析原因和对系数进行修正并上报批复方可使用。

结语

综上所述，以上两种低水流量测验方案，均能很好的解决在受电站影响下的低水流量测验难度，同时对资料也能起到弥补的作用，具有其实用性和可行性。

[1]荆爱婷,陈卫,杨曦.黄河调水调沙对花园口水文站测验河段的影响分析 [J]东北水利水电.2009.09.