南水北調(diào)中線北拒馬河節(jié)制閘流量測驗分析

李有才，陳海江，陳 衛(wèi)

（黃委河南水文水資源局，河南 鄭州 450004）

2010年度初，北京市各水庫蓄水出現(xiàn)緊張狀況，為保證北京市用水需求，北京市正式提出利用南水北調(diào)中線工程總干渠京石段，從河北省引水的要求。計劃總引水量2億m3，從河北省的黃壁莊、王快水庫各引1億m3?？偢汕┦斡珊颖倍魏捅本┒谓M成。河北段從石家莊古運河樞紐至北拒馬河中支，采用明渠輸水，線路長227.4 km；北京段從北拒馬河中支到團城湖，采用管道和暗涵輸水，線路長80.1 km。要求在輸水時期進行流量測驗。

1 項目要求

1）流量測驗儀器：轉(zhuǎn)子流速儀。

2）測點流速測驗歷時：流速儀點流速測驗歷時，按照流量測驗規(guī)范要求。

3）流速儀施測方法：精測法，采用5點法。

4）流速儀測驗測次布設(shè)：流速儀測驗測次布設(shè)應(yīng)選擇渠道水位變化較為穩(wěn)定的時段，且在試運行期及穩(wěn)定期內(nèi)布設(shè)測次，且總測次不少于30次。

2 技術(shù)要求

比測率定要符合相應(yīng)規(guī)范要求：《水位觀測標(biāo)準(zhǔn)》、《河流流量測驗規(guī)范》、《水文普通測量規(guī)范》、《水文資料整編規(guī)范》等國家相關(guān)規(guī)范。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 測驗概況

根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范，流量測驗采用精測法布設(shè)測速垂線和測點。北拒馬河節(jié)制閘前上游處的流量測驗，是從2010年5月27日開始至6月25日測驗結(jié)束，北拒馬河節(jié)制閘前共完成流量測驗35次。為確保測驗精度，避免出現(xiàn)系統(tǒng)性偏差，率定時分別采用LS25－1和LS78型兩種流速儀交替使用，且在每次測驗時，都嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定操作，堅持測前、測后、測中的檢查和復(fù)校，準(zhǔn)確的控制測線測點位置，保證測驗歷時，有效地降低了影響流量測驗質(zhì)量的因素。

3.2 流速儀施測數(shù)據(jù)分析

1）流量分析。從5月27日到6月25日，共施測流量35次。數(shù)據(jù)分析主要是分析水位—流量關(guān)系。根據(jù)測驗情況的不同，按測驗階段進行數(shù)據(jù)分析。水位—流量關(guān)系見圖1。

圖1 北拒馬河節(jié)制閘水位流量關(guān)系線圖

從圖1可以看出，所測數(shù)據(jù)點比較分散，數(shù)據(jù)點成階段性分部，流量大于11 m3/s的點是在6月17日之后所測，流量在10～11 m3/s之間的點是在6月7日-17日期間所測。水位-流量關(guān)系和測點時間分布有關(guān)系，階段性與水流相對穩(wěn)定有密切的關(guān)系，說明此段河道水流形態(tài)受外界影響較敏感，構(gòu)不成穩(wěn)定的水位-流量關(guān)系。

2）比降推估流量。比降推估流量公式采用謝才公式來計算。計算所用糙率采用觀測糙率的平均值（0.053），北拒馬河節(jié)制閘河段謝才公式推流表見表1。

表1可以看出，該河段謝才公式推出的流量與實測流量差值較大，差值小于5%的占總數(shù)的32%，差值大于10%的占總數(shù)的57%，其結(jié)果不能使用。也說明了此段河道河底比降太小導(dǎo)致水面比降受外界因素影響太大，造成對比降觀測有較大影響，這就導(dǎo)致了用謝才公式推出的流量與實測相比出入較大。

3）橫斷面流速等值線分部。北拒馬流量測驗大小基本上是7～14 m3/s之間，因此選擇一個代表性流速等值線圖來說明橫斷面流速等值線分部情況（見圖 2）。

圖2流量7.67 m3/s時，橫斷面流速等值線分布圖，從流速等值線分布圖可以看出，橫斷面中間流速大，兩側(cè)流速小，符合明渠流速分布特點。

圖2 流量7.67 m3/s時橫斷面流速等值線分布圖

4 結(jié)論與建議

目前水資源作為人民生活和社會經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)資源，其戰(zhàn)略地位日趨提高。水量監(jiān)測作為水資源統(tǒng)一調(diào)度的依據(jù)和水資源有償服務(wù)的計量標(biāo)準(zhǔn)，其重要性毋容質(zhì)疑。

表1 北拒馬謝才公式推流表

根據(jù)以上分析，流量測驗符合相應(yīng)規(guī)范規(guī)定，測驗結(jié)果符合明渠流量特點，由于此段河道水流態(tài)式受外界影響較敏感，構(gòu)不成穩(wěn)定的水位-流量關(guān)系。因此建議渠道應(yīng)安裝超聲波流量計時時監(jiān)控流量的變化，以解決不能用穩(wěn)定的水位流量關(guān)系來監(jiān)控水量的變化問題。