万年饱水文站测流方案编制方法

马飞廷

（吕梁市水文水资源勘测分局）

1 测站概况

万年饱水文站位于中阳县车鸣峪乡万年饱村，处在吕梁山南翼的南川河上，地理坐标为东经111°12′，北纬37°15′。该站控制流域面积286 km2，断面以上主河道长度33.1 km，主河道平均坡度13.8‰，流域形状系数0.261。该流域多年平均最大洪峰流量为59 m3/s，20 a一遇、50 a一遇和100 a一遇暴雨的洪峰流量分别为265 m3/s、418 m3/s、543 m3/s。

万年饱站为小河站，收集灰岩土石山疏林区降雨、洪水、泥沙资料，经过单站分析和地区综合，可提出此类地区的暴雨、洪水计算公式和有关参数，从而为中小型水利水电工程的规划设计、区域水文预报和工农业生产等提供准确水文资料，为下游陈家湾水库、中阳县城以及沿岸村镇及时提供雨情、水情、墒情信息，保护人民群众的生命财产安全。现就有关测流方案编制进行探讨。

2 水位级划分

万年饱水文站的水位级，根据水位与流量进行划分，具体划分成果见表1。由表1可知，枯水期流量为0.30 m3/s以下，低水期流量为0.30-5.0 m3/s，中水期流量为5.0-30.0 m3/s，高水期流量为30.0 m3/s以上。

3 测流断面状况

测流河段的河道，顺直平坦，宽度均匀，主要为沙砾石河床，坡降较为一致。断面宽度约90 m。测流断面形状见图1，测量结果见表2。

表1 万年饱水文站水位级划分成果表

图1 万年饱水文站大断面图

4 水位-流量关系线

根据万年饱水文站河道自然条件，选择几个控制断面。

4.1 参数的选取

查《山西省水文计算手册》，糙率选择0.030，实测测流河段的河道比降为9.2‰。

4.2 推算方法

采用武汉大学水利学院设计的天然河道水面线计算程序，推求水文站水位-流量关系。

4.3 水位-流量关系成果

水位-流量关系推算成果详见表3，据此绘制的水位-流量关系曲线见图2。

表2 万年饱水文站大断面测量成果表

图2 万年饱水文站水位-流量关系曲线

5 测流方案

5.1 流速仪测流方案

5.1.1 测速垂线的选择方案

测流断面上布设测速垂线的多少，是决定流量测验精度的重要条件之一。测速垂线的布设宜均匀分布，并能控制断面地形和流速沿河宽分布的主要转折点，无大割大补。主槽垂线应较河滩为密，同时还应考虑节省人力和时间。合理的测速垂线数目，应为能充分反映横断面流速分布的最少垂线数。河床稳定的测站应布设固定的测速垂线，对于河道主流摆动剧烈或河床不稳定的测站，应根据断面变化情况，随时调整或补充测速垂线数。万年饱站断面垂线选择见表4。

表3 万年饱水文站水位-流量关系推算表

表4 万年饱站测速垂线选择方案

5.1.2 测速历时选择方案

由于流速脉动的影响，流速仪在某测点上测速历时越长，实测时均流速越接近真值。但历时太长，当断面流量暴涨暴落时，就会失去抢测洪峰的机会。因此正确选择测速历时也是非常重要的。万年饱站测速历时选择方案见表5。

表5 万年饱站测速历时选择方案

5.1.3 岸边流速系数的确定

在计算岸边或死水边部分的平均流速时，需要确定岸边流速系数α值。在测流过程中，为了减小岸边流速系数带来的测量误差，通常在岸边的垂线选择上尽可能靠近岸边。万年饱站的岸边流速系数选择见表6。

表6 万年饱站岸边流速系数选择表

5.2 手持电波流速仪测流方案

5.2.1 测速垂线选择方案

无线遥控雷达波测流系统测流与手持电波流速仪测流的测速垂线选择，与流速仪法测流方案的测速垂线数及其所在位置一致。

5.2.2 水面流速系数的确定

根据省水文局（99）晋水文站网字第2号文件批复，万年饱站水面流速系数见表7。

表7 万年饱站水面流速系数选择表

5.3 比降-面积法测流方案

5.3.1 采用比降-面积法的适用条件

（1）河段顺直时，可允许有缓变的收缩段，但不得有明显的扩散段，严禁有突然扩散断面。

（2）对影响水流结构及特征的河槽几何形状、河床、河岸应要求基本稳定，且沿程各断面形状变化不大。

（3）河段内无卡口、急滩、深潭或隆起部分，水面线不宜有明显的转折点。

（4）河段内两岸的灌木丛、水草及高秆农作物应及时清除。

5.3.2 需要注意的事项

（1）断面不够稳定的测站，每次大洪水后应测量一次水道断面。

（2）糙率系数选用要合理。

5.3.3 采用的计算公式

采用曼宁公式计算流量。公式如下：

式中：Q——断面流量，m3/s；

A——过水断面面积，m2；

n——河床糙率；

R——水力半径，m；

S——水面比降。

5.4 糙率系数的选用

万年饱站糙率系数的选用，在水位为8.57-9.04m时，选用0.030-0.040。

6 结语

根据上述情况：当水位低于8.57 m时，宜采用转子式流速仪涉水测流；当水位在8.57-9.04 m区间时，宜采用无线遥控雷达波测流系统测流；当发生特大洪水时，宜采用比降-面积法测流。