黄家港站受王甫洲回水顶托影响分析

李 平，苏 晓，李 凯，杨 鑫

（汉江水文水资源勘测局，河南 淅川 474400）

1 问题的提出

黄家港水文站是汉江干流丹江口水库出库控制站，距丹江口大坝6km，控制面积95 200km2。该站下游25km处的王甫洲水利枢纽于2000年建成运用，水库正常蓄水位88m，库容3.81亿m3，库水位由老河口水位站控制。

自1973年丹江口水利枢纽建成运用以来，黄家港站的最低水位为87.22m，比王甫洲水库正常蓄水位88m低0.78m。因此，在王甫洲水库蓄水运用后，黄家港站必然会受到王甫洲水库的回水顶托影响。现应用实测资料对王甫洲水库的回水顶托规律，黄家港站水位抬高值，黄家港至老河口河段落差减小值及对黄家港站流量测量的影响等分析如下。

2 回水顶托规律

王甫洲水库自2000年下闸蓄水，库水位在2月13日出现最低值82.28m后逐步抬高至12月2日出现最高值88.18m长，超正常蓄水位0.18m。2000年，是王甫洲水库回水顶托影响从无到有，由小到大，然后达到充分状态持续不消退的过度年。王甫洲水库2001～2010年的库水位特征值及出现时间如表1所示。

表1 王甫洲水库2001～2010年水位特征值

由表1可知，与正常蓄水位88m相比较，年平均水位2001年与2002年分别低0.16m和0.17m，其余年份超过0.10～0.29m，2001～2010年平均超过了0.14m；2001～2010年最高水位超过了0.18～0.86m，平均超过了0.50m；与黄家港最低水位87.22m相比较，最低水位2001年与2002年分别低0.30m和0.13m外，其余年份超过0.09～0.74m，2001～2010年平均超过0.38m。

因此，王甫洲水库回水顶托的规律是在2000内顶托影响从无到有，由小到大，在12月达到充分状态后持续不消退，每时每刻都存在顶托影响，只是其程度略有波动而已。

3 黄家港站的水位抬高值

王甫洲水库的回水顶托必然会抬高黄家港站同流量条件下的水位，由于断面比较稳定，其抬高值可由受顶托影响前后黄家港站的水位流量关系曲线进行推求。

图1 黄家港站年平均水位～流量关系图

图1为黄家港站年平均水位与年平均流量关系图。其中（a）线是根据1985～1999年资料绘制的，代表不受王甫洲水库回水顶托影响的情况：（b）线是根据2001～2010年资料绘制的，代表已充分受王甫洲水库回水顶托影响的情况。从图1看出，不受王甫洲水库回水顶托影响与已充分受王甫洲水库回水顶托影响的点是完全不相同的两个系列，且各自的点据均较密集地分布在关系线的两旁：而过度年份2000年的点据（用表示）则落在两条线中间。

任意流量在图1中两条关系线上的水位差值，就是在这一流量条件下王甫洲水库在不同时期抬高黄家港站水位的平均值，例如流量为500m3／s、1 000 m3／s、1 600 m3／s时，王甫洲水库回水顶托影响所抬高黄家港站的水位值分别为0.71m、0.55m、0.37m。由此可见，王甫洲水库回水顶托影响抬高黄家港站同流量下的水位值是相当大的，在流量小时更是如此，随着流量的增大有所减小。

在图1中，如果用月平均值点绘，除可推求出上述抬高黄家港站水位值外，还可推求出最小月平均的流量时抬高黄家港站的水位值，且此值必然大于0.71m。

4 黄家港至老河口河段落差减少值

王甫洲水库蓄水后必然减少黄家港至老河口河段同流量条件下的水位落差，由于河段内断面较稳定，其落差减少值可由受顶托影响前后的黄家港站流量～河段落差关系图推求。

图2 黄家港平均流量～黄家港至老河口年平均落差关系图

图2是黄家港站年平均流量～黄家港至老河口年平均落差关系图。引用资料年份与图1相同。其中（a）线不受王甫洲水库回水顶托影响，点据较为散乱；（b）线是已充分受王甫洲水库回水顶托影响的，点据比较集中。无论（a）线还是（b）线，黄家港至老河口的年均落差都是随着黄家港站的年平均流量的增加而增加的，只是（a）线增加的幅度要大一些。

任一流量在图2中两条关系线上的落差值，就是在这一流量条件下王甫洲水库在不同时期所减少黄家港站至老河口河段落差值的平均值，例如流量为500m3／s、1 000 m3／s、1 600 m3／s时，王甫洲水库回水顶托影响所减少黄家港站至老河口河段的落差值分别为4.63m、5.06m、5.56m。所减少的落差值是随着流量的增大而增加的。

在图2中，如果用月平均值点绘，除可推求出上述减少黄家港至老河口河段落差值外，还可推求出最小月平均流量时减少的黄家港至老河口河段落差值，且此值必然会小于4.63m。

5 对黄家港站流量测验的影响

现将黄家港站1991～1999年与2000～2010年两个时段的流量测验基本情况列于表2。

由表2可知，2000～2010年（已充分受王甫洲水库回水顶托影响）与1991～1999年（未受王甫洲水库回水顶托影响）相比较；年平均流量测次，前者为84.8次，后者为22次，前者是后者的3.9倍：只发电泄水时年平均流量测次，前者（2001、2002、2004、2006、2008）为 78 次，与后者（1992～1955、1997、1999）为16次，前者是后者的4.9倍，均高于平均情况。

同时，在该站流量整编定线中经常发现，无论是发电泄水还是正常开闸泄洪，即便是根据水位变化过程施测足够多的流量测次，也难以控制变化很复杂测流过程。在水位流量关系图上，流量变化过程与水位变化过程不相应，测次之间突变现象为数不少，就定出相当多的水位流量关系曲线（如开闸泄洪的2000年与2003年及发电泄水的2001年，都达到了17条）推流，即使一次流量准确也不能认为流量过程都是准确的。

表2 黄家港站1991～2010年流量测验基本情况表

6 结论与建议

上述分析表明，黄家港站受王甫洲水库回水顶托影响的规律，是从王甫洲水库下闸蓄水之日起，从无到有，由小到大，达到充分状态持续不消退，只是其程度略有波动而已。王甫洲水库对黄家港站回水顶托影响是严重的，在流量为500m3／s、1 000 m3／s、1 600 m3／s时抬高黄家港站的水位值分别为0.71m、0.55m、0.37m，减少黄家港至老河口河段落差分别为4.63m、5.06m、5.56m。在受王甫洲水库的回水顶托影响，黄家港的流量测验功能基本丧失，本应迁离重建，但无处可迁，只能在原地以增加2～3倍的测验工作量为代价推求精度受影响的流量过程。

为了减少流量测验工作量和提高流量过程的精度，建议采用水平式ADCP（现为走航式）进行试验研究，推求在线流量监测方法。