铁岭水文站流速系数分析与应用

韩睿

（辽宁省水文水资源勘测局抚顺分局，辽宁 抚顺 113015）

1 问题的提出

辽河铁岭水文站是国家级重点水文站，担负着重要的防汛测报任务。当河道流量超过1500 m3/s时，辽河下游的防汛工作便进入关键时期。辽河铁岭水文站的水文数据信息是防汛决策的重要依据，要求水文测验数据精度高。由于测验条件技术条件的限制，当流量超过1500 m3/s时，最大水深超过7 m，流速仪不能下放到相对水深0.6 m处测取垂线平均流速，只能测取相对水深0.2 m处的流速，再乘以相对水深0.2 m的流速系数，得到垂线平均流速。符合本站特性的相对水深0.2 m流速系数必须通过实验获得。

2010年7月至9月，辽河发生了较大洪水，铁岭水文站部分水文测验设施被洪水冲毁，在比较艰苦的条件下，用流速仪测取相对水深0.2 m流速，再乘以经验系数得到垂线平均流速，进而完成各次大洪水流量测验任务。为了校正采用经验系数而造成的流量测验误差，以及获得该站以后采用的相对水深0.2 m流速系数，在洪水期间，抓住实验所要求的水流条件，完成了相对水深0.2 m流速系数的实验及分析。

2 实验资料的获取

当河道流量在1000 m3/s上下时，布置了多次精测法流量测验。在每次的精测法流量测验过程中，在不同的起点距上，根据水深条件，用5点法或3点法进行各测点的流速测量，积累了29条垂线上各测点的流速资料，并用下面的公式计算垂线平均流速：

各条垂线平均流速及相对水深0.2 m流速见附表第4、第5栏。

3 成果计算

根据收集到的资料进行流速系数计算。流速系数是垂线平均流速与测点流速的比值。根据各流速系数进行流速系数的平均值计算，频率计算，均方差计算。

3.1 流速系数平均值的计算

流速系数的平均值是各流速系数的算术平均值，它是将表一中的第6栏的数字进行平均计算得来，计算结果为0.895。

表1 相对水深0.2 m流速系数分析计算表

3.2 频率计算

频率计算是为了得到系统误差。将各个流速系数与平均流速系数的差除以平均流速系数得到相对误差，再进行由大到小排列，见表1第6栏和第7栏。再根据公式：

进行频率计算，见表1第8栏。由第8栏数字，计算出累积频率50%所对应的误差为-2.22%，即为系统误差。

3.3 均方差计算

计算过程见表1第9栏，计算值为4.0%，该误差值对应的概率为68.8%，2倍均方差为8.0%，满足了规范要求。

4 成果结论

由上面的分析计算，流速系数的平均值为0.895。由频率计算知，该系列的系统误差为-2.22%。所以，在以后的大洪水测验中，考虑该系列存在系统误差，所以该站的相对水深0.2 m流速系数为0.87。由均方差的计算可知，该系列的均方差为4.0%，其对应的概率为68.8%。在水位流量关系中，规范规定，2倍均方差为8.0%，满足了规范要求。这一分析成果说明，在一次流量测验中，只考虑流速的误差，完全满足了测验规范规定的要求。该分析成果之相对水深0.2 m流速系数0.87，作为大洪水测验时的相对水深0.2 m流速系数，是完全可靠的，已被应用在大洪水的流量测验中。