主流平均流速法在寬淺河道斷面洪水測驗(yàn)中的應(yīng)用.docx

1、主流平均流速法在寬淺河道斷面洪水測驗(yàn)中的應(yīng)用吉俊峰，馬永某，趙新生，趙淑饒（黃河水利委員W水文局、河甬市州450004）摘要：主流平均流速擊是通過矣剩主糟枷分時(shí)面囪如如主流H內(nèi)35條企汽成速，計(jì)葬由虹面威量的一為刑境方去注方法的實(shí)泡可有效縮蚊測戒肉0J，能夠完整地技創(chuàng)洪出過苴和水位冠量關(guān)系的41折史化、以具有代表姓的花園口泉文站為佝.報(bào)討了主治孑均流速法在員河下矯寬淺河道斷面洪K剝驗(yàn)中應(yīng)用的可行杪關(guān)鍵詢二麥刪臉；主浪平均流速法；流速系教；主,走3中圖分類號：P332.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼出文章編號:10000852（2001）03-0（M2-<B黃河下游河道跑淺放亂，洪水期間的流般測驗(yàn)T分困難，

2、洪水測報(bào)工作尚存在若測驗(yàn)歷時(shí)過長.流量測次偏少、預(yù)估報(bào)精度不高等問題，主流平均流速法是通過實(shí)測主槽部分?jǐn)嗝婷娣e和主流區(qū)內(nèi)3-5條垂線流速，計(jì)算出斷面流量的一種測驗(yàn)方法、該方法的實(shí)施可彌補(bǔ)寬淺河道流量烈次之不足，也可提高水情拍報(bào)和水骸平所計(jì)英的情度、本文以黃河下游防汛的杯椎站花園口水文站為例，詳述如R1基本情況花園口水文站測驗(yàn)斷面為沙質(zhì)河床，斷面蜜、水流淺、關(guān)系線亂，沒有穩(wěn)定的水位流憤關(guān)系。侍別是迸七90年代以來，河道萎瑜嚴(yán)重,“小流量，高水位.大漫灘“情況頻繁出現(xiàn)，測驗(yàn)條件更趨困淮.洪水期間，正常情況下.時(shí)于不漫灘洪水或漫灘洪水的主槽部分.一次流量測驗(yàn)需3只大機(jī)瞿和約26名職工，歷時(shí)1.52.

3、0h；灘區(qū)部分需24只沖鐸舟和818名職工.歷時(shí)4-8h.由于測驗(yàn)歷時(shí)過長，在一定程度上影響流量測驗(yàn)精度，尤其是在風(fēng)雨霧等惡劣天氣.測船將不能.順利出航或不能準(zhǔn)確定位而失去控制洪崢的最佳時(shí)機(jī),進(jìn)而影響洪水測報(bào)質(zhì)陽"2主流平均流速法實(shí)施的必要性我們知道.流疑測次分布的破原則呈：完整控制洪水過程和水位流髭變化過程：而只有及時(shí)地商泗流量，適當(dāng)增加流量溜次.才能完整控制水位流最關(guān)系線的變化過程及趨勢，滿足水文預(yù)報(bào)和推求F同時(shí)段徑流fit的精度需求一以、587.'和“828”兩場大洪水為例（見表1和圖f）,u58-7"洪水，因當(dāng)時(shí)前洪能力抵,單次流fit測驗(yàn)歷時(shí)&（平

4、均為5.5h）,致使測次少.控制差.洪峰流讖延長幅度達(dá)23%、同時(shí).對楔編定線和把握推流跳線時(shí)機(jī)產(chǎn)生影響，在1950-199。年資料審查中，“587“洪水洪最改大了3.22億m"828”洪水，機(jī)船垣的投人使用提高了測洪能力,單次流髭瀏驗(yàn)歷時(shí)縮短為1.8h,烈次多，控制好，上下游洪峰過程對成.洪量平衡，無予盾現(xiàn)象在變動(dòng)河床條件下，流量測淼歷時(shí)的長短是決定能否適當(dāng)增加測次.改善水位流邕關(guān)系和提高測莪精度的關(guān)健因素之一、主流平均流速法的優(yōu)勢在于：測驗(yàn)歷時(shí)可溜短至約30min左右：一次施保測物僅需12人.勞動(dòng)強(qiáng)度低：對瀏瞿定位不做嚴(yán)格要求，可避免也風(fēng)雨雪天氣引起的測驗(yàn)困推.因此.主流平均流速

5、法的實(shí)施使得縮短洌驗(yàn)歷時(shí)和增加流依測次成為可能；.表1“587"、“828”洪水刪驗(yàn)情次比較表洪水最大洪峰流扯流域延K10000mV,上流量單次流蠢平均潭驗(yàn)歷時(shí)實(shí)測推估【力時(shí)（h）題由散5M-71720022300237955.582-814700153003.9S341.8收稿日期：2000-08-15fa-ttv主A|*|IBiJ、pHI”587“'828”湖水水位流墮關(guān)系及流量例次分布3主流平均流速法的建立進(jìn)入90年代以來，''小流fit,扃水位、大漫灘”是黃河下游河道嚴(yán)重荽縮的明證,因此以19923998年實(shí)刑流星資料為基礎(chǔ)來建立主流平均流速法更具現(xiàn)實(shí)

6、0：義，本文選取1992、1994、1996、1998年等4年峰值校大的洪水資料作為計(jì)算統(tǒng)計(jì)樣本.利用統(tǒng)計(jì)出的斷面平均流速系數(shù),對1993.1995.1997年等3年實(shí)測洪水流址資料避行流量的再計(jì)算.以報(bào)汛和整編等工作對流量資料的精度要求來驗(yàn)證主流平均流速法的可靠性=3.1礪定主流區(qū)根據(jù)主流區(qū)的一般慨念和實(shí)踐經(jīng)臉.主流區(qū)水面寬度宜取主糟水而寬度的30%,主流區(qū)內(nèi)的垂線水深宜比主槽乎均水深大約20%,主流區(qū)的垂線流速宜較主槽平均流速大約20%,即8=8x30%H=hx(l+20%F=x1+20%)式中：6、h.v分別表示主糟部分的水面寬度.平均水深和平均流速；B、H.I'分別表示主流區(qū)的

7、水面寬度,垂線水深和垂線流速的參考值;.對于一份實(shí)測流信資料,照計(jì)算出的8.H、V(A.即可界定出其主流區(qū).見圖2。圖21物年8月5口9酎18分流逢.水源沿?cái)嗝娣植记闆r3.2計(jì)算斷面平均流速系數(shù)把主流區(qū)內(nèi)所有實(shí)測垂線流速(一散為35條)的算術(shù)平均值作為主流區(qū)的平均流速斷面平均流速(F)與主流區(qū)平均流速的比值即是所求的斷面平均流速系數(shù)(由.即6=v/i、對于漫灘洪水.S應(yīng)是主槽部分的斷面平均流it.灘區(qū)部分另作處理詳見本文3.3二統(tǒng)計(jì)樣本中，根據(jù)主槽的過水情況將水流分為三類，分刑計(jì)算其斷面平均流速系數(shù)(8)：(1) 斷血上明顯分出一卜主流區(qū)和1-2個(gè)漫流區(qū)，這是洪水過程中斷面的基本過水情況v用斷

8、面平均流速除以主流區(qū)平均流速即是所求的斷面平均流速系數(shù)"(2) 斷面上明塊分出兩個(gè)主流區(qū)分別討算兩個(gè)主流區(qū)的平均流速.把兩1、主流區(qū)平均流速的算術(shù)平均值作為該測次主流區(qū)的平均流速來計(jì)算斷面平均流速系數(shù)(3) 斷面上無明顯的主流區(qū)或有兩個(gè)以上主流Ke此類情況主流區(qū)的界建難度和任意性較大，宜由對河道及濯驗(yàn)比較熟悉的多名入員分別界定.粽合確認(rèn)一個(gè)或兩個(gè)主流區(qū)，以此計(jì)算斷面平均流速系數(shù)C根據(jù)上述確認(rèn)主流區(qū)的原則和計(jì)算斷面平均流速系數(shù)的方法.對所選樣本資料進(jìn)行計(jì)算.結(jié)果顯示:斷面平均流速系數(shù)與斷面過水情況、尤其足與垂線流速沿?cái)嗝娣植记臎r關(guān)系密切即斷面流速分布越均衰2不同年份不同斷面情況下斷面平

9、均流速系斂計(jì)算統(tǒng)(十衰表3主流平均流速汰對實(shí)測流資料的購算精度統(tǒng)計(jì)表類別年份JJInm19920.880.860.8019940.8R0.850.7919960.900.8508219980.9J0.86080平均0.890.8608<>年扮貨14位數(shù)流量相對備均血:%）最大相對琴最小弟幕墊:1柑肘等S%F資料份tt1993102.55.30.3r19958369.8<16)IW74.15.013勻.斷面平均流速系敖越大；反之,斷面流速分布越集中,斷面平均流速系數(shù)越小°根據(jù)斷面沌速分布情況,把所選樣本資料歸納為三類：I、流速沿?cái)嗝娣趾途鶆?、主流區(qū)年易劃分或主要依據(jù)水

10、深切分；U.流速沿?cái)嗝娣植枷鄬?，水深和流速分布卜?致；皿.流速沿?cái)嗝娣植枷喈?dāng)集中，水深和流速分布基本一致、對應(yīng)于流速沿?cái)嗝娴娜惙植记闆r（類別】，斷面平均流速系數(shù)（系數(shù)）的計(jì)算結(jié)果見表2.3.3灘區(qū)流量的推求灘區(qū)部分，經(jīng)分析“928”、”968”和”98廠等洪水資料得知，其水位流現(xiàn)關(guān)系線規(guī)律明顯且稀定因此.用正常實(shí)測的灘匡流量成果實(shí)時(shí)校正此水位流fit關(guān)系，實(shí)施主流平均流速法測驗(yàn)時(shí)、所需的灘區(qū)部分流量可苴接在灘區(qū)水位沌量關(guān)系線上椎求。3.4主流平均流速法的檢驗(yàn)依據(jù)有關(guān)規(guī)范和防汛工作對花園口水文站洪水拍報(bào)的要求.該站現(xiàn)行的洪水拍報(bào)精.度指標(biāo)是：洪水過程F均估報(bào)精度在90%以上，峰項(xiàng)估報(bào)精度

11、在95%以±c流展資料整編精度指標(biāo)是：實(shí)測流玷連時(shí)序法整編定線.點(diǎn)據(jù)偏離關(guān)系線的差限不超過±8.對選定的1993、1995、1997年3年25份實(shí)濯流低資料按主流平均流速法進(jìn)行重新計(jì)算和檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果（見表3）顯示，用主流平均流逐法計(jì)算出的流量數(shù)據(jù)，完全能參清足水情拍報(bào)和水屆平街計(jì)第的需求C4主流平均流速法的實(shí)施4.1測前準(zhǔn)備首先根據(jù)汛前實(shí)測大斷血圖.確定斷面主檀和灘區(qū)的大致范圍“洪水期間，及時(shí)點(diǎn)繪實(shí)涸水深，流速沿?cái)嗝娣植紙D.并據(jù)此判斷斷面情況和流速兮布情乂，確認(rèn)主流G：的近似位置c4.2施測面積利用t只機(jī)船，按有關(guān)規(guī)范規(guī)定施測主槽部分面稅.在施測面枳過程中注意河勢情況并做記

12、錄.據(jù)此實(shí)時(shí)校正主流區(qū)范圍.直至最終確定主流區(qū)同時(shí).觀察流速沿?cái)嗝娲笾碌臋M向分布情況.劃分其所屬類別、4.3施測流速及選定斷面平均流速系數(shù)根據(jù)確定的主流區(qū)，在其中大致均勾地布設(shè)3-5條烈速垂級宛瀏臨速.計(jì)荷其尊術(shù)平均值，根據(jù)確定的流速沿?cái)嗝娣植碱悇e，選疽斷面平均流速系數(shù)'4.4流計(jì)算與合成主槽部分.圭流區(qū)流速的養(yǎng)武平均值與斷面平均流速系數(shù)之乘積即是主增部分平均流睦.據(jù)此可求出主帶部分流詠；滯區(qū)部分.流量在實(shí)時(shí)校正過的灘也水位流量關(guān)系線上直接推求.主槽與沌區(qū)流量相樣加即茯得一份實(shí)測流量/5主流平均流速法在應(yīng)用中需注意的riMnJ題1）根據(jù)不同斷面的過水情況和沱,速沿?cái)嗝娴姆植记闆r分類選取斷面平均流速系敢，（2）利用實(shí)測流量資料實(shí)肘率定所選取的斷面平均流速系數(shù)V13）因?qū)崪y流依直接眼務(wù)于洪