三堆子水文站流量测验方法精简分析

朱 朋，邹费祥

(长江上游水文水资源勘测局攀枝花分局，四川 攀枝花 617000)

1 引言

三堆子水文站设立于1957年，是国家基本水文站，为中央报汛站，位于四川省攀枝花市盐边县新九镇安宁社区，东经101°50′，北纬26°35′，隶属于水利部长江委水文局长江上游水文水资源勘测局攀枝花分局，属于长江流域金沙江下段水系，流域集水面积388571 km2，距离河口3640 km，是金沙江干流重要控制站，为一类流量精度站，测站基本断面位于金沙江与雅砻江汇合口下游4 km处，常年受上游两条江上水库群的蓄放水影响，水位短时间内变幅较大，洪峰历时较短，洪峰流量用常规测验方法耗时较长，误差较大。对于这种特殊水情时，如果采用常规的流量测验方法历时较长，导致水位涨落率较大，易引起所测的洪水流量误差偏大，影响报汛数据的精度与流量推求的准确性，且易损耗设备，增加维护成本，因此探求出快速、简单的流量测验方法是受上游电站蓄放水影响河段洪峰流量测验工作中的一项关键内容。

2 流量测验方法

测站目前采用的流量测验方法是用缆道挂载流速仪测流(流速面积法)，流速仪法测流精度较高，是目前国内外普遍采用的方法。流速仪测流的方法是根据布设的测线、测点的数目多少及繁简程度分为精测法、常测法及简测法。

精测法指的是在较多的测线与测点上用精确的方法测速，用来探究各水位级下测流断面上水力要素的特点，为制定精简测流方法提供依据。常测法指的是在保证相对精度的条件下，通过精简分析或者是直接用较少的测线、测点来测速，计算流量。简测法指的是为适应特殊水情，在保证一定精度的前提下，通过精简分析用尽可能少的测线与测点测速。目前测站上采用的是多线5点(相对位置0.0、0.2、0.6、0.8、1.0)的精测法与一定测线数量2点(相对位置0.2、0.8)的常测法进行流量测验。

3 测验方法的精简分析

3.1 资料的引用

本次分析所采用的资料为三堆子站从2009～2019年共35次流量精测法资料。水位在976.63～987.32 m之间，流量在1600～13600 m3/s之间，断面平均流速在1.17～3.62 m/s之间，根据断面横向流速分布的分析，选用了常规测验垂线下(15.0 m、45.0 m、75.0 m、105 m、135 m、165 m、195 m、225 m、240 m、260 m)用水面一点法(水面以下0.2 m处)进行分析(表1)。

3.2 流速横向分布分析

对引用的相关流量资料各水位级下各垂线的平均流速进行横向流速分布的点绘(图1)，从图上可以直观地看出断面横向流速分布均匀，断面控制良好，高水时中泓在起点距105～135 m之间，中低水时中泓在135～165 m之间，具有代表性的测速垂线起点距为15.0 m、45.0 m、75.0 m、105 m、135 m、165 m、195 m、225 m、240 m、260 m。

3.3 简测法分析

3.3.1 流量相关系数分析

用精测法的实测流量资料，按水面一点法(水面以下0.2 m处)分别计算各次的断面流量，进行点绘与相关关系的分析(图2)，回归方程为Q常=0.9062Q1-120.62(注：Q1为一点法的断面流量，Q常为精测法的断面流量)，R2=0.9984，相关性较好，可以考虑采用该回归方程推算流量。

图1 三堆子站流速横向分布

3.3.2 误差分析

利用上述线性回归方程推算断面流量Q常，用Q常与实测精测法Q5进行了计算分析(结果见表1)，通过相关统计得出系统误差为0.09%，标准差为2.54%，由此可见该测验方法符合《河流流量测验规范》的相关要求，成果精度较高，可以考虑采用该方法进行特殊水情时期的流量施测。

4 结论

三堆子水文站出现因上游电站蓄放水影响或者其他因素引起的暴涨暴落的洪峰流量时，为了满足相关测验要求，保证在一次测流的开始结束时间段内，水位的涨落变化不能大于断面平均水深的10%的规定，以及确保测验精度与报汛精度，还能节省人力和时间。可以采用水面一点法(水面以下0.2 m深)的施测方法进行流量测验，然后用回归方程Q常=0.9062Q1-120.62进行断面流量的推算，但不宜连续使用，可考虑常测法与本方法交替使用。