徒海河堡集闸站单位流速与断面流速相关关系分析
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摘要：本文收集了堡集闸站1990、1998年二十年一遇的实测洪水流量资料30次，对其水文要素进行了计算分析，结合多年测报经验，发现了内在的相关关系，研究显示：有代表性的垂线平均流速与断面平均流速之间存在天然的线性关系；故取每次流量起点距分别为160 m、220 m、250 m三条测速垂线平均流速的算术平均值作为本站单位流速V单，与本次流量断面平均流速V断建立相关关系，用于推求断面流量，经验证，成果精度较高，完全满足流量测验规范之精度要求。此分析成果的应用，可快速提供即时汛情，缓解汛情紧张局势，为防汛减灾赢得宝贵施时间。
关键词：流速，相关关系， 三种检验， 汛情
Abstract: this paper collected at the gate of 1990, 1998 sets standing in twenty years the measured in a flood flow material 30 times, the hydrological elements in the calculation and analysis, with many years experience, including, found the inner relationship, research shows that: the typical vertical average flow velocity and section average flow velocity of the linear relationship between natural; So every time the flow from the starting point from are 160 m, 220 m, 250 m three vertical speed average flow velocity of the arithmetic mean this as a single unit velocity V, and this flow cross-section average flow velocity V broken relationship established, used to derive section flow, the verification, high precision result, satisfied flow test of regulating accuracy. The analysis results of the application, can quickly providing immediate XunQing, XunQing ease tensions, for flood control and disaster mitigation win was precious time.
Keywords: velocity, the correlation between three tests, XunQing
中图分类号：U442.3+1 文献标识码：A文章编号：
1. 流域及测验河段情况
堡集闸站为徒骇河下游闸坝控制站，流域面积10250km2，测验断面河底及两岸为沙壤土，主槽无摆动、冲淤不明显，两岸无崩塌现象。两岸均有堤防，左岸堤顶高程10.50m，右岸堤顶高程9.94m，均为粘土坝。滩地及附近主要种植小麦、玉米等农作物。流域内植物覆盖较多，水土流失不严重。整个测验河段比较顺直，高低水无岔流、串沟、死水等情况，除特大洪水外，一般无漫滩情况；主槽宽230m,左岸滩地宽80m，右岸滩地宽50m，上游29km处有樊桥闸，860m左岸有沙河汇入，下游33km处有坝上闸一座，洪水时受上下游闸门调节影响。
2．单位流速与断面流速相关关系分析的必要性
（1）、在一般洪水测验过程中，采用常测法测验,测速垂线11条,测流历时在1.5小时左右,由于水位涨落差等影响，流量测验有一定的误差。通过精简分析,选择有代表性的测速垂线，既可缩短测流历时,提高流量测验精度，又可减轻工作强度。
（2）、利用分析资料，建立本站单位流速v 单和断面平均流速v断的相关关系，率定出线性公式，大洪水时期，只实测三条垂线流速，可快速计算出断面流速，推算出断面流量，及时为决策部门提供汛情，为减灾赢得时间。
3．单位流速与断面流速相关关系分析
4.1 概念说明
本站单位流速V单为堡集闸站测流垂线160 m、220 m、250 m三条垂线平均流速的算术平均值。每条垂线
平均流速均为相对水深0.2,0.8两点实测平均值。
断面流速V断为该站本次实测流量的断面平均流速。
首先利用实测资料建立v单∽v断相关关系，v断=Kv单+B，K ，B为待定系数，流量公式：Q计=V计×A其中： V计：由经实测三条垂线平均流速计算得本站单位流速v单，查v单∽v断相关关系线或由公式v断=Kv单+B计算而得； A：断面面积（M2），由水位面积曲线查得；Q计：断面流量（M3/S）
4.2资料选取
本次分析选用1990、1998年二十年一遇的洪水实测流量资料30次，分别用起点距160 m、、220 m、250 m三条垂线平均流速的算术平均值作为单位流速V单，相应的实测流量的断面平均流速为断面流速V断，见垂线流速统计表（表1）
表1 垂 线 流 速 统 计 表
4.3关系的建立
以单位流速V单为横坐标，断面流速V断为纵坐标绘制相关图（图1），由图可见，关系点密集成一带状，关系良好；经直线回归分析，得出方程为V计 = 1.0826V单 - 0.0951。关系点据通过偏离数值检验、符号检验、适线检验等三种检验，检验见表2。
5.流量验证
根据实测流量160m、220m、250m三条垂线平均流速算得单位流速V单,在V单～V断关系图中查得断面平均流速,计算断面流量Q计，与实测流量Q测进行验证，随机选取了15次流量较大的测次进行了验证，其相对误差流量均小于10％，5%以内点据为12次，占总测次的80%，见表3。
表3流量验证相对误差表
6．应用
一般情况下，徒骇河堡集闸站断面应布设11条测速垂线，大洪水时期，河面加宽，垂线相应增加，实测一次完整的流量需要90分钟左右。采取本次分析成果，只测三条垂线，计算出单位流速V单，查线或由公式推算出断面流速V计，据水位面积曲线查得相应面积A，计算出断面流量
Q计=V计×A，实测一次流量需要25分钟左右。
7．结语
综上所述，用本方法推算流量，完全满足中华人民共和国水利部颁布的《水文资料整编规范》（SL247-1999）规定的定线精度和推流要求，简化了测验方式，缩短了测验时间，提高了工作效率，同时又能保证测验精度。因此，本分析成果不仅适用于大水文常规监测，又可在大暴雨洪水时期准确及时测报即时汛情，为各级领导指挥防汛减灾赢得宝贵时间。
参考文献 ：
[1] 河道流量测验规范[GB 50179-93]国家技术监督局 中华人民共和国建设部.
[2] 水文分析与计算山东农业大学，2004.
作者简介：刘涛（1962―），女工程师，滨州水文局副局长，主管黄河三角洲水文监测。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。