云南勐省水文站流量測驗(yàn)方案精簡分析

陳榮 陳玉潔 王超

摘要：為縮短云南勐省水文站流量測驗(yàn)歷時(shí)，提高測驗(yàn)工作的效率，根據(jù)GB 50179-2015《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》規(guī)定，選取勐省水文站2013-2017年32次精測法流量資料作為依據(jù)，在滿足流量測驗(yàn)精度的前提下，通過精簡測深、測速垂線數(shù)目進(jìn)行簡測。論證了采用簡測法進(jìn)行流量測驗(yàn)的可行性。結(jié)果表明，采用精測法與常測法、常測法與簡測法相結(jié)合的測流方式可做到科學(xué)部署流量測驗(yàn)方案。

關(guān)鍵詞：流量測驗(yàn);精簡測深;測速垂線;勐省水文站;云南省

中圖法分類號(hào)：P332.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j .cnki.slsdkb.2019.07.003

1 測站概況

1.1 地理位置及觀測項(xiàng)目

勐省水文站系瀾滄江流域?yàn)憸娼敌『诮闪骺刂普?，集水面積1 766 km2。站址位于云南省臨滄市滄源縣勐省鎮(zhèn)勐省大橋左岸，屬區(qū)域代表站和二類精度站。測驗(yàn)項(xiàng)目包括水位、流量、輸沙率、水溫、氣溫、降水量、水面蒸發(fā)量以及水質(zhì)，流域水系圖見圖1。

1.2 測流垂線及測點(diǎn)布設(shè)

勐省水文站自建站以來，多線精測法按流速儀22/0.6、多點(diǎn)精測法按流速儀11/5、常測法按流速儀11/0.6布設(shè)測深、測速垂線，具體布設(shè)情況見表1。

1.3 水文特性

1.3.1 水位面積關(guān)系特性

勐省水文站測驗(yàn)斷面穩(wěn)定，控制條件好，無漫灘及回流現(xiàn)象。分析該站2015-2017年相鄰年際間各級(jí)水位面積偏離曲線相對(duì)誤差，最大相對(duì)誤差僅為2.7%，在+3%以內(nèi)，滿足《水文測驗(yàn)實(shí)用手冊(cè)》…規(guī)定。

1.3.2 水位一流量關(guān)系特性

勐省水文站水位一流量關(guān)系主要受斷面下游5孑L拱橋控制，測驗(yàn)斷面穩(wěn)定，大洪水期間雖偶有沖淤，但同級(jí)水位下面積和流速呈互補(bǔ)關(guān)系。2015-2017年水文資料整編時(shí)采用單一線法定線推流，定線精度滿足SL 247-2012《水文資料整編規(guī)范》[2]中“二類精度站用單一線法系統(tǒng)誤差小于±1%，隨機(jī)不確定度小于10%”的要求。

2 常測法與簡測法分析

分析采用32次精測法流量成果，包括14次多線精測法和18次多點(diǎn)精測法，均采用纜道流速儀法施測，測次均勻分布在中高水水位級(jí)。

2.1 測深垂線布設(shè)

2.1.1 常測法

為分析勐省水文站常測法測流垂線布設(shè)的合理性，繪制該站有代表性流量測次的垂線平均流速、水深橫向分布，見圖2。

根據(jù)垂線水深橫向分布情況，采用14次多線精測法流量，挑選11根測深垂線，重新計(jì)算水道斷面面積，并與多線法水道斷面面積進(jìn)行水位一面積關(guān)系曲線檢驗(yàn)，檢驗(yàn)成果見表2。

從表2可以看出，按照常測法計(jì)算的斷面面積的系統(tǒng)誤差及隨機(jī)不確定度滿足文獻(xiàn)[1]～[3]中的規(guī)定，因此在計(jì)算勐省站水位面積時(shí)，可用11根測深垂線代替22根測深垂線，其精度滿足相關(guān)規(guī)范要求。

2.1.2 簡測法

為搶測高洪流量，保證在測流過程中“水位變化引起水道斷面面積的變化，當(dāng)平均水深大于1m時(shí)不超過5%，或平均水深小于1m時(shí)不超過10%”[4]的規(guī)定，對(duì)勐省站進(jìn)行簡測法精簡分析。

將32次流量成果中的11根測深垂線，按表3所示起點(diǎn)距減少為6根測深垂線，重新計(jì)算水道斷面面積，并與常測法水道斷面面積進(jìn)行水位一面積關(guān)系曲線檢驗(yàn)，檢驗(yàn)成果見表4。

從表4可以看出，按照簡測法計(jì)算的斷面面積的系統(tǒng)誤差及隨機(jī)不確定度也滿足文獻(xiàn)[1]～[3]的規(guī)定。在搶測洪峰時(shí)，可以用6根測深垂線代替11根測深垂線對(duì)該站進(jìn)行流量測驗(yàn)，計(jì)算得到的面積精度也滿足規(guī)范要求。

2.2 測速垂線布設(shè)

2.2.1 常測法

根據(jù)圖2垂線流速橫向分布情況，將14次多線精測法（ 22/0.6）流量，按照表1中所示的常測法起點(diǎn)距，抽減為11根測速垂線（ 11/0.6），并重新計(jì)算流量。將18次多點(diǎn)精測法（11/55）按照常測法（11/0.6）重新計(jì)算流量;將32次按照常測法（ 11/0.6）重新計(jì)算的流量與多線和多點(diǎn)精測法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行水位一流量關(guān)系曲線檢驗(yàn)，檢驗(yàn)成果見表5。

從表5可以看出，按照常測法計(jì)算的斷面流量的系統(tǒng)誤差及隨機(jī)不確定度滿足文獻(xiàn)[1]～[3]的規(guī)定。因此，可將表1所示起點(diǎn)距布設(shè)的流速儀11/0.6測流方法作為常測方案。

2.2.2 簡測法

根據(jù)圖2垂線流速橫向分布情況，將32次常測法（ 11/0.6）流量成果，按照表3中所示的簡測法起點(diǎn)距，抽減為6根測速垂線（ 6/0.6），重新計(jì)算流量后，與常測法（ 11/0.6）流量進(jìn)行水位一流量關(guān)系曲線檢驗(yàn)，檢驗(yàn)成果見表6。

從表6可以看出，按照簡測法計(jì)算的斷面流量的系統(tǒng)誤差及隨機(jī)不確定度滿足文獻(xiàn)[1]～[3]的規(guī)定。因此，搶測洪峰流量時(shí)，該站可將表3所示起點(diǎn)距布設(shè)的流速儀6/0.6測驗(yàn)方法作為簡測方案。

2.3 偶然誤差分析

根據(jù)《水文測驗(yàn)學(xué)》[4]綜合誤差界限，勐省水文站各精簡方案的偶然誤差見表7。

從表7可以看出，所有精簡方案中，累積頻率達(dá)75%和95%以上的偶然誤差均未超限。3測流方案

（1）勐省水文站重現(xiàn)期N< 10 a為一般洪水，其相應(yīng)水位H< 942.89 m，相應(yīng)流量小于626 m3/s，對(duì)符合此標(biāo)準(zhǔn)的洪水采用常測法測流，具體測流方案見表8。

（2）勐省水文站重現(xiàn)期N≥10 a為較大洪水或大洪水，其相應(yīng)水位H≥942.89 m，相應(yīng)流量不小于626 m3/s.對(duì)符合此標(biāo)準(zhǔn)的洪水采用簡測法測流，具體測流方案見表9。

4 結(jié)論

通過對(duì)勐省水文站測流方案進(jìn)行精簡分析，得出如下結(jié)論。

（1）采用精測法與常測法、常測法與簡測法相結(jié)合的測流方式分別計(jì)算并對(duì)比分析了斷面面積和流量關(guān)系，線性系數(shù)k和相關(guān)系數(shù)R均為1，表明兩者線性相關(guān)性較好。

（2）常測法、簡測法測流方案的誤差均滿足相關(guān)規(guī)范要求。

（3）常測法方案可選用流速儀11/0.6測驗(yàn)方法。

（4）在搶測洪峰流量時(shí)，可將流速儀6/0.6測驗(yàn)方法作為簡測法方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱曉原，張留柱，姚永熙.水文測驗(yàn)實(shí)用手冊(cè)[M].北京：中國水利水電出版社，2013.

[2]SL 247-2012水文資料整編規(guī)范[S].

[3] GB50179-2015河流流量測驗(yàn)規(guī)范[S].

[4]趙志貢，岳利軍，趙彥增.水文測驗(yàn)學(xué)[M].鄭州：黃河水利出版社，2005.