劳村水文站糙率分析研究

谢爱民

（贺州水文中心，广西 贺州 542899）

1 测站概况

劳村站设于2004年1月，是珠江流域西江水系桂江1 级支流思勤江的控制站，集水面积为1569 km2，是国家一般水文站和区域代表站，测验项目主要有水位、流量、泥沙、水温、降水量等。流量测验精度为二类精度。

劳村站位于思勤江下游，流域内主要的支流有珊瑚河、同古河等。测验河道基本顺直，主流稳定，基本断面呈不规则U 形，河床由沙卵石组成，较为稳定，右岸为农田，左岸为陡峭山体，水位84.20 m以上时，右岸出现漫滩。历史调查最高水位是1916年5月15日的86.10 m，实测最高水位为2017年7月2日的83.99 m，实测流量为2190 m3/s。

基本断面上游1.1 km有森冲水电站，为日调节型，影响枯水期水位、流量过程，以24 h为周期规律性涨退变化。下游14 km处有双门滩电站。

劳村站流域的洪水主要受锋面、低压槽等暴雨天气系统影响，其中以锋面雨为主。每年较大洪水过程一般有3～6 场。一般涨洪历时为10～50 h，洪峰持续0.5～1.5 h，退水历时2～4 d。采用缆道测流时，测流历时一般在40～50 min。

2 糙率分析

2.1 测验河段分析

劳村水文站布设上下两个比降断面，河道基本顺直，无明显收缩扩散和弯道现象，断面与流向垂直，上下比降断面间距为226 m，河床基本稳定，断面冲淤变化不大，断面面积历年变化小。河段岸壁为土壤和松散变质岩，常水位线上多高大杂草和灌木，高程较高地方有竹丛，测验河段符合《比降面积法测流规范》（SD174-85）要求。测验河段平面图见图1。

图1 劳村水文站测验河段平面图

2.2 糙率资料分析

根据规范要求，本次糙率分析选取劳村水文站2012-2017年所有比降观测资料共47 份进行统计分析，最低水位79.57 m，最高水位83.98 m。所选资料经资料整编审查，成果准确可靠，资料选取无人为主观性影响，具有随机性，符合规范要求。

劳村站历年水位流量为单一线，河段较为顺直，冲淤变化不大，河床与岸壁稳定，无深潭、急滩、回水现象，无收缩和扩散，因此采用以下公式计算糙率：

式中：n为糙率；Q为流量，m3/s；A为过水断面面积，m2；J为水面比降；R为水力半径，m，通常用平均水深代替。

2.3 水位与糙率关系分析

以糙率为横坐标，水位为纵坐标，将劳村水文站2012-2017年47份糙率点绘上图，经点群中心绘制水位糙率关系曲线（见图2），其节点见表1。从图2看，糙率存在随水位升高而增大的趋势，点群中心从0.030 逐渐增大，在82.50 m 后趋于稳定在0.042。比降测验河段河床为沙卵石，基本稳定，断面冲淤变化不大，河段岸壁为土壤和松散变质岩，常水位线上多高大杂草和灌木，高程较高地方有竹丛，植物为常绿植物，生长季节和年际变化不大，其糙率变化与河床、河道岸壁组成及植被变化情况基本一致。查《水文测验实用手册》无实测资料时糙率估算表6.63，以河道类型描述的河道糙率系数中，岸壁以分散灌木、杂草丛生的河道糙率值估算为0.035 至0.070[1]，与本站接近，说明本次分析的水位糙率曲线是合理的。

图2 劳村水文站水位与糙率关系曲线图

表1 劳村水文站水位糙率曲线节点表

3 误差统计和推流验证

3.1 误差统计

通过水位糙率曲线查读相应水位的糙率，与实测糙率进行比较，统计结果见表2，点据偏离曲线累积频率75%的相对误差为8.3%，频率95%的相对误差为15.2%，系统误差为-0.1%，满足规范要求。

表2 糙率曲线定线误差表

3.2 推流验证

采用水位糙率曲线，查读相应水位的糙率，根据实测比降、断面面积、平均水深，按比降面积法计算流量，并与各相应流速仪实测流量进行比较，统计成果见表3。经统计累积频率75%的相对误差为8.6%，频率95%的相对误差为15.2%，系统误差为0.1%，满足规范要求。

表3 流量验证误差统计表

点绘实测流量与本次计算流量点，见图3。从图3看，采用糙率计算的流量点子，其计算成果与历年流速仪实测流量趋势是一致的，所定水位流量综合关系线基本重合，流量误差符合规范要求。因此可以认为采用糙率资料计算流量是可靠合理的。在水位79.5 m 以上时，利用水位糙率关系，和比降面积法计算劳村水文站流量与流速仪法相互间插补使用是可行的。

图3 劳村水文站流速仪法与比降面积法水位流量关系图

4 结语

劳村水文站为巡测站，采用缆道流速仪开展流量监测，所在河流为山区性河流，中高洪期间，水流湍急，漂浮物多，存在缆道测流设施故障或被冲毁的风险，强化劳村水文站洪水和超标准洪水的应急监测能力极为必要。本次研究通过分析劳村水文站近5年来洪水糙率测验资料，确定了水位糙率关系，经误差分析和推流验证，成果合理可靠，为劳村水文站采用比降面积法开展洪水流量测验提供可靠依据，完善了该站因测验设施被毁或故障或出现超标准洪水时应急测流的预案。