董茹水文站单次流量测验方案的编制

任丽君

（太原市水文水资源勘测分局，山西　太原　030001）

降水产汇流到流域出口径流的形成，整个动态物理过程错综复杂，过程受各方面影响，为了研究小流域暴雨径流关系设立了董茹水文站，只有高效、准确地获得流量资料，才能为实验提供基础数据，更好地分析降雨径流关系，本文根据董茹水文站测验条件，编制出河道单次流量测验方案。

1　水文站简况

董茹水文站位于汾河一级支流冶峪沟上，太原市晋源区董茹村，有上峪、西峪和董茹3个配套雨量站，为小流域降水径流试验站。

1.1　流域自然地理概况

太原市晋源区，占流域面积18.9km2，干流长度8.6km，冶峪沟在太原市区南中环桥附近汇入汾河，断面形状为复梯形。流域平均宽度2.2km。流域平均比降395‰。干流平均比降40.7‰。河床组成为：山口以上主流以砂卵石为主，出山口后为人工砌石河道。本区山地占65%，丘陵阶地占19%，丘陵坡地占16%。

1.2　测验河段情况和测验任务

该测验河段河道顺直平坦，宽度均匀，主要为砂卵石，坡降较为一致。测验断面宽度约为37.0m。董茹水文站大断面测量成果见表1，董茹水文站大断面见图1。常规观测项目有：水位，流量，含沙量，降水量，蒸发，墒情，地下水等。

1.3　报汛任务

董茹水文站位于太原市市区中心上游，承担重要的防汛任务，主要负责向山西省防汛指挥部、太原市防汛指挥部、太原市水文水资源勘测分局等单位提供雨水情实时信息。董茹水文站报汛曲线见图2。

2　测验河段设施

基线设在右岸，上下断面间距为100m。基线桩、断面桩、标注牌、断面索，各断面水尺齐全，在基本水尺断面测流，设立雷达波自记水位器，无线雷达波测流系统即浮标缆道，能够满足高、中、低水位的测验要求。

表1　董茹水文站大断面测量成果表

图1　董茹水文站大断面图

3　测验方案的的编制

3.1　水位级划分

董茹水文站属于小河站，水位级的划分采用典型年法，根据多年来各年汛期总水量进行频率计算，绘制频率曲线图，当计算频率P为10%、50%和90%时，对应的汛期径流量相应年份为丰水、平水、枯水3个典型年。根据以上3个典型年汛期逐日最高水位计算频率，并绘制相应频率曲线图，当频率P为10%、50%、90%对应的水位为高、中、低水位。划分成果见表2。

图2　董茹水文站报汛曲线

表2　董茹水文站水位级划分表

3.2　流量测验方案

根据《河流流量测验规范》的要求规定，按照董茹水文站不同水位级的水流特性、测验断面控制情况和测验精度要求，制定单次流量测验方案。

3.2.1中、低水流量测验方案

中水水位（802.11m～802.52m）和低水水位（801.97m～802.11m）采用流速仪0.6一点法测流。

“当人将意义投注于局部空间，然后以某种方式依附其上，空间就成了地方”[14]19，例如两个研究对象中类似巷道的廊道空间，就完成了一种意义的植入；其次是地景的引入，地景指的是地面的有形地势以及视觉观念[14]19。揽清和即下山的空间朝向都将各自的特色地景引入了设计。

测速垂线选择。

测流断面上布设测速垂线的多少是决定流量测验精度的重要条件之一，首先根据控制断面地形和流速沿河宽分布的主要转折点，均匀布设测速垂线，主槽垂线布设要比河滩密，同时还应考虑节约人力、时间，合理的测速垂线以能充分反映横断面流速分布情况为宜。无大割大补，达到测验精度要求，董茹水文站断面垂线选择方案见表3。

表3　断面垂线选择方案

合理选择测速历时。

流速仪在某测点上测速时，由于受到流速脉动的影响，历时越长，实测值越接近真值，但当断面流量暴涨暴落时，由于施测历时太长，就会失去抢测洪峰的机会，因此正确选择测速历时尤为重要。董茹水文站测速历时选择方案见表4。

表4　测速历时选择方案

岸边流速系数的确定

在计算岸边或死水边部分的平均流速时需要确定岸边流速系数α值，在测流过程中，为了减小岸边流速系数带来的测量误差，通常在岸边的垂线选择上尽可能靠近岸边。董茹水文站的岸边流速系数选择方案见表5。

表5　岸边流速系数选择方案

3.2.2高水测验方案

合理选择测速垂线。

水面均匀浮标法测流，应在全断面均匀投放浮标，有效浮标的控制部位，宜与流速仪测流方案中所确定的部位一致。当横向流速变化较大时，应适当增加测速垂线，每条测速垂线应在测速前实测水深或合理借用断面。

测速行距的选择。

均匀浮标法测流，选择行距均选择上下断面间距100m。

断面的借用。

汛前必须测量大断面，大水过后或断面发生变化时要及时测量过水断面，借用断面采用洪前借洪前，洪后借洪后，洪峰借最大断面的原则。

确定浮标系数。

浮标系数是由断面流量除以断面虚流量，或由断面平均流速除以断面平均虚流速，或断面平均流速除以中泓、漂浮物浮标流速而得。合理确定浮标系数是影响浮标测流成果精度的关键，浮标系数是多因素影响的综合参数，根据不同水位级确定不同浮标系数，还应考虑测验断面的形状、水深、糙率、比降、水草、流态、上下游河道形式（测站控制条件）、风力、风向等因素，同时还受浮标的制作材料、形式、出水高度、入水深度等因素影响。经过比测试验分析，董茹站浮标测流方法的浮标系数见表6。

表6　董茹站浮标测流方法的浮标系数

选择浮标测流时应注意，当浮标投放设备临时发生故障或毁损严重时，或河中漂浮物过多，投放的浮标无法识别时，可在浮标上插小彩旗。

4　合理确定测洪方案，确保安全生产

董茹水文站流量测验方案实施过程中应合理确定测洪方案，测洪安全必须放在首位，树立安全意识，确保安全生产，切实做到防患于未然，切实做到“测的住，测得准，报得出”。

4.1　测验仪器安全

流速仪是测验流量最关键的仪器，要认真阅读说明书，决不能在超过测速范围和测验环境下使用，保证定期维修养护和鉴定，保证测验仪器安全。

在测洪时把安全放在首位，尽量避开雷电，测验人员必须穿救生衣，缆车必须配备斧头等断索工具，在保证人身安全的情况下进行作业。

4.2　测验缆道作业安全

施测人员必须熟练掌握操作仪器设备性能，严格按照操作规程执行。缆车运行时，施测人员应注意：当缆车跨越道路时，要注意来往车辆及行人；施测时，注意缆车要保持在距离水面1m以上，以防止遇到河流水位暴涨时，避免勾挂树木草根，影响测验安全；缆车作上升运行时，施测人员应注意测量仪器与缆车底部控制在安全距离内，以防止仪器和缆车碰撞，损坏仪器，拉断钢丝绳，破坏缆道，伤及人员。

5　结语

本文以董茹水文站为例叙述了小流域降水径流试验站单次流量测验方案，对提高同类小河实验站流量测验精度，保证测验安全，提供了可行的方法。