溪口站懸移質(zhì)泥沙測驗問題的探討

葉陽

摘 要：懸移質(zhì)泥沙測驗實行間測可提高工作效率，節(jié)約人力、物力和財力，同時也提高了懸移質(zhì)泥沙測驗的時效性、準(zhǔn)確性和可靠性。文章通過大埔縣溪口站輸沙率測驗進行了間測分析，可在類似測站推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：汀江流域溪口站 懸移質(zhì)泥沙 測驗

對于溪口站來說，了解懸移質(zhì)泥沙情況是非常必要的，能夠合理的部署作業(yè)方案，保證溪口站良好運行，滿足水利事業(yè)發(fā)展需求。從以往懸移質(zhì)泥沙測驗實際情況加以了解，傳統(tǒng)的測驗方式方法存在一些弊端，難以準(zhǔn)確掌握河流中泥沙含量。為了改變此種局面，懸移質(zhì)泥沙測驗應(yīng)實行間測，著重圍繞斷面輸沙率測驗和單位水樣含沙量測驗這兩方面內(nèi)容展開，如此不僅能夠縮短工作強度及工作時間，同時也能夠獲得精準(zhǔn)度較高的測驗結(jié)果，為有效地治理水文問題創(chuàng)造條件。

1.流域概況

汀江是韓江一級支流，發(fā)源于福建寧化木馬山，在永定棉花灘流入梅州境內(nèi)的大埔青溪，于茶陽匯小靖河和樟溪河，在三河壩與梅江、梅潭河匯合流入韓江，流域集雨面積11802 km2，河長323km，平均坡降2.4‰。汀江在梅州境內(nèi)有集雨面積1333 km2，河長55km，河床坡降1.27‰。溪口站位于汀江下游的大埔縣青溪鎮(zhèn)溪口村（東經(jīng) 116°38′25″，北緯24°32′25″）。集水面積9228㎞2，本站設(shè)立于1958年5月，主要結(jié)合流域開發(fā)，水電工程規(guī)劃，水質(zhì)監(jiān)測及水情需要而設(shè)立，是國家重要水文站，同時也是韓江流域汀江控制站，為一類精度水文站。觀測項目：水位、流量、泥沙、降水、水質(zhì)等。

1.1 設(shè)站目的

結(jié)合相關(guān)資料及當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，了解到水文站設(shè)置的目的是對當(dāng)?shù)剡M行水質(zhì)監(jiān)測，并為防洪預(yù)報水情。也正因如此，才設(shè)置了水位、流量、泥沙、降水量、水質(zhì)這五個觀測項目。

1.2 測驗河段情況

對水文站觀測信息加以查看和了解，能夠掌握測驗河段的實際情況，也就是河段基本水尺斷面下游約400m河段向右拐彎；而約530m為比降上斷面；測流斷面上游約800m建設(shè)了汀江大橋。下游約400m建設(shè)了鐵路大橋。測驗河段的河床為沙石，主槽沖淤基本平衡。

1.3 測站控制條件

因溪口站位于汀江下游，屬于河槽控制，所以測站控制條件是最好保證測驗河段順直，沙質(zhì)河床且穩(wěn)定，即便是在中、高水位時也不會漫灘。

2.懸移質(zhì)輸沙率測驗方式的基本原理分析

參考相關(guān)規(guī)范性文件及測驗要求，了解到懸移質(zhì)輸沙率測驗過程中對采用何種測驗方法并沒有要求，但在具體測驗時一定要按照流量加權(quán)相關(guān)原理及測驗數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度要求來進行操作，盡可能的獲得真實、準(zhǔn)確、有效、精準(zhǔn)的測驗結(jié)果。之所以提出如此規(guī)范要求，一方面是為了保證懸移質(zhì)輸沙率的測驗方法的實施能夠與流域斷面平均含沙量的基本測驗原理相吻合，那么所執(zhí)行的測驗工作才能有效、可行。另一方面是因大量實踐研究已經(jīng)證實測驗過程中如若利用向量加權(quán)法來計算懸移質(zhì)輸沙率，那么前提條件便是正確處理回水區(qū)泥沙與流域斷面水，并得到與斷面輸沙率相對應(yīng)的斷面平均含沙量。所以，為了做到這點，需要按照以上要求來進行懸移質(zhì)輸沙率測驗。

3.斷面平均含沙量計算數(shù)學(xué)模型

因測站特點、精準(zhǔn)度、設(shè)備條件等因素均會給懸移質(zhì)輸沙率測驗帶來一定的影響，所以在具體構(gòu)建斷面平均含沙量計算數(shù)字模型之際應(yīng)注意考慮以上因素。與此同時，還嚴(yán)格按照部分流量加權(quán)原理來選用適合的測驗方法，以便后續(xù)能夠精準(zhǔn)的測定斷面含沙量。這部分會涉及到的公式為：

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)以上公式原理設(shè)計可行性的簡化的取樣方法，并對取樣方法予以原理性檢驗，最終選擇適合的取樣方法，作為斷沙測驗方法。

又因垂線混合法應(yīng)用效果較好，常被用于懸移質(zhì)輸沙率測驗之中，所以可以利用此方法來計算測含沙量。所用公式為：

4.資料來源及統(tǒng)計

選自1983年至2012年共計188份的實測輸沙率資料（詳見附件1），1983年以來的實測資料統(tǒng)計：實測最大單樣含沙量為12.2Kg/m3（1996年8月8日14時18分）相應(yīng)水位：19.42m；實測最小單樣含沙量為0.004Kg/m3（2004年7月30日15時30分）相應(yīng)水位：4.33m；實測最大斷面平均含沙量為3.46Kg/m3（1983年4月10日15時40分）相應(yīng)水位：13.10m；實測最小斷面平均含沙量為0.004Kg/m3（2004年7月30日15時30分）相應(yīng)水位：4.33m。實測輸沙率的沙量變幅占?xì)v年沙量變幅的100%（大于70%以上）；水位變幅占?xì)v年水位變幅的81.9%（大于80%以上），符合輸沙率間測的工作要求。

5.分析計算

溪口站自1983年至2012年單斷沙關(guān)系均為單一線呈45°角。單斷沙換算關(guān)系式CS=CS即比例系數(shù)K=1。采用1983年至2012年實測單斷沙進行點繪單斷沙關(guān)系圖，并且進行適線、符號和偏離數(shù)值的三種檢驗以及標(biāo)準(zhǔn)差計算。如圖1。

單斷沙關(guān)系測點標(biāo)準(zhǔn)差 Se=6.9%，隨機誤差為13.8%≤ 20 %，達到規(guī)范規(guī)定的精度要求；系統(tǒng)誤差為-0.46%≤± 3 %，達到規(guī)范規(guī)定的精度要求。

結(jié)果：上述三種方法對單斷沙關(guān)系曲線的檢驗，均達到規(guī)范要求，認(rèn)為定線正確。符合河流懸移質(zhì)泥沙測驗規(guī)范第七章第七節(jié)：懸移質(zhì)輸沙率及顆粒級配的間測分析第7.7.1條規(guī)定。溪口站輸沙率測驗在含沙量小于3.56Kg/m3時可以實行間測，且由于單斷沙關(guān)系穩(wěn)定，間測方案可定為停五年測一年。間測期間，繼續(xù)施測單樣含沙量，并且單沙代替斷沙，進行輸沙率計算。

6.懸移質(zhì)泥沙測驗的體會

經(jīng)過以上內(nèi)容的分析，了解到懸移質(zhì)泥沙測驗是非常重要的，能夠推算以往及將來河流含沙量，為更加科學(xué)合理的部署與落實水利工作創(chuàng)造條件。當(dāng)然，要想真正做到這一點，在具體進行懸移質(zhì)泥沙測驗之前，需要工作人員能夠?qū)λ恼緦嶋H情況加以了解，尤其是河道特性，與此同時收集以往河道泥沙相關(guān)資料，了解河流泥沙變化規(guī)律，進而分析且掌握測驗斷面泥沙縱橫分布情況及各種雨情下洪峰變化情況，以便研究最佳的測驗時機。在具體進行懸移質(zhì)泥沙測驗時，結(jié)合實際情況及以往所掌握的資料，科學(xué)合理的制定測驗方案，有序的進行測驗操作，之后進行水文計算，掌握斷面平均含沙量。

參考文獻：

[1]吳世勇，黃火林，吳立健.懸移質(zhì)輸沙和流量異步測驗在枝城站的應(yīng)用[J].人民長江.2007（11）.

[2]丁赟，戴文鴻，鐘德鈺，唐立模，陳洪兵.懸移質(zhì)不平衡輸沙模型的特征[J].河海大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）.2011（05）.

[3]張羽，張仙娥，魯智禮.典型河段懸移質(zhì)泥沙模擬方法研究[J].水資源與水工程學(xué)報. 2007（04）.