南水北调中线北拒马河节制闸流量测验分析

李有才，陈海江，陈 卫

（黄委河南水文水资源局，河南 郑州 450004）

2010年度初，北京市各水库蓄水出现紧张状况，为保证北京市用水需求，北京市正式提出利用南水北调中线工程总干渠京石段，从河北省引水的要求。计划总引水量2亿m3，从河北省的黄壁庄、王快水库各引1亿m3。总干渠京石段由河北段和北京段组成。河北段从石家庄古运河枢纽至北拒马河中支，采用明渠输水，线路长227.4 km；北京段从北拒马河中支到团城湖，采用管道和暗涵输水，线路长80.1 km。要求在输水时期进行流量测验。

1 项目要求

1）流量测验仪器：转子流速仪。

2）测点流速测验历时：流速仪点流速测验历时，按照流量测验规范要求。

3）流速仪施测方法：精测法，采用5点法。

4）流速仪测验测次布设：流速仪测验测次布设应选择渠道水位变化较为稳定的时段，且在试运行期及稳定期内布设测次，且总测次不少于30次。

2 技术要求

比测率定要符合相应规范要求：《水位观测标准》、《河流流量测验规范》、《水文普通测量规范》、《水文资料整编规范》等国家相关规范。

3 数据分析

3.1 测验概况

根据国家相关规范，流量测验采用精测法布设测速垂线和测点。北拒马河节制闸前上游处的流量测验，是从2010年5月27日开始至6月25日测验结束，北拒马河节制闸前共完成流量测验35次。为确保测验精度，避免出现系统性偏差，率定时分别采用LS25－1和LS78型两种流速仪交替使用，且在每次测验时，都严格按照规范规定操作，坚持测前、测后、测中的检查和复校，准确的控制测线测点位置，保证测验历时，有效地降低了影响流量测验质量的因素。

3.2 流速仪施测数据分析

1）流量分析。从5月27日到6月25日，共施测流量35次。数据分析主要是分析水位—流量关系。根据测验情况的不同，按测验阶段进行数据分析。水位—流量关系见图1。

图1 北拒马河节制闸水位流量关系线图

从图1可以看出，所测数据点比较分散，数据点成阶段性分部，流量大于11 m3/s的点是在6月17日之后所测，流量在10～11 m3/s之间的点是在6月7日-17日期间所测。水位-流量关系和测点时间分布有关系，阶段性与水流相对稳定有密切的关系，说明此段河道水流形态受外界影响较敏感，构不成稳定的水位-流量关系。

2）比降推估流量。比降推估流量公式采用谢才公式来计算。计算所用糙率采用观测糙率的平均值（0.053），北拒马河节制闸河段谢才公式推流表见表1。

表1可以看出，该河段谢才公式推出的流量与实测流量差值较大，差值小于5%的占总数的32%，差值大于10%的占总数的57%，其结果不能使用。也说明了此段河道河底比降太小导致水面比降受外界因素影响太大，造成对比降观测有较大影响，这就导致了用谢才公式推出的流量与实测相比出入较大。

3）横断面流速等值线分部。北拒马流量测验大小基本上是7～14 m3/s之间，因此选择一个代表性流速等值线图来说明横断面流速等值线分部情况（见图 2）。

图2流量7.67 m3/s时，横断面流速等值线分布图，从流速等值线分布图可以看出，横断面中间流速大，两侧流速小，符合明渠流速分布特点。

图2 流量7.67 m3/s时横断面流速等值线分布图

4 结论与建议

目前水资源作为人民生活和社会经济发展的基础资源，其战略地位日趋提高。水量监测作为水资源统一调度的依据和水资源有偿服务的计量标准，其重要性毋容质疑。

表1 北拒马谢才公式推流表

根据以上分析，流量测验符合相应规范规定，测验结果符合明渠流量特点，由于此段河道水流态式受外界影响较敏感，构不成稳定的水位-流量关系。因此建议渠道应安装超声波流量计时时监控流量的变化，以解决不能用稳定的水位流量关系来监控水量的变化问题。