利用河道槽蓄量推求断面流量的方法

□许青松 □吕 冰 □蔺曙光 □申振荣（商丘水文水资源勘测局）

一、水利工程概况

商丘市位于河南省东部，总面积10569km2，南北宽128km，东西长168km，属淮河流域，分属南四湖湖西区、涡河区、涡东诸河区。境内1000km2以上的大型河道7条，全长393.9km；500～1000km2的中型河道 4 条，全长 310km；100～500km2的小型河道34条，全长1198km。全市现有设计流量在100m3/s以上的大中型拦河闸35座，以下的小型拦河闸84座，分水闸26座。这些水利工程的建立，破坏了河流的天然状态，改变了河流水力特性，给流量测验工作带来了极大的不便。

二、水资源状况

商丘市是个水资源十分贫乏的地区，全国人均水资源占有量为2200m3，商丘市人均为176m3，仅占全国人均水资源占有量的8%。地表水资源量，时空分布具有明显的季节变化特征，由于地表汇流和拦河水闸调节蓄水作用，河川径流主要集中在7～10月。区内多年平均7～10月地表水资源量约占全年径流量的55.1%，1～6月和11～12月的地表水资源量约占全年径流量的44.9%。地表径流具有年际变化较大的特点。

三、水利工程的运行情况

由于商丘市水资源十分贫乏，各水利工程在保证防汛的需要外，关闸蓄水已成了一个主要的任务，以此来满足工农业生产的需要，同时兼有补充地下水的作用。为此，各闸开闸期间，常常闸门开启高度很低，河道流速极小，目前各水文站的测流仪器无法施测流量。为了计算通过各河道的水量，如何推求这种小流量，已是一个迫在眉睫的问题。

四、断面流量推求方法

现以李集水文站为例，简单阐述2008年8月3日8时～4日14时利用河道槽蓄量推求断面流量的方法。

（一）测验河段情况

李集水文站位于淮河流域洪泽湖水系毛河、河南省夏邑县李集镇司庄村，该站为毛河源头站，控制流域面积176km2，站以上干流长度17.5km，站以上干流坡降为0.00022，支流李集沟在其上300m河道右侧汇入。受下游2.7km处张庄闸蓄水影响，李集站常年有水，只有张庄闸开闸时，断面处才能施测流量。在下游闸门开高较低时，河道流速极小，无法测流，在这种情况下，只有根据基本断面处的水位变化，采用河道槽蓄变量推求断面流量。

（二）绘制河道槽蓄量曲线

首先将断面以上河道干、支流分为n段，假设流速仪测流断面为1断面，上一断面为2断面，1、2断面间的河段为第一河段，以此类推，则第n河段为n断面至n+1断面之间的河段。现以第一河段为例计算河道槽蓄量。首先实测1、2断面的大断面，并绘出它们的大断面图。再分别计算水位G1以下的断面面积，可得：S11、S12，用钢尺量出两断面间的距离L1，将该段看成一个近似棱台，根据棱台体积计算公式，可计算出第一段的体积V11：

以此类推，可分别计算出其他各河段水位G1以下的体积V12、V13、……、V1n，则可得 G1以下流速仪测流断面以上的河道总体积V1：

按此方法可各计算出各水位级G1、G2、……G1n的河道体积V1、V2、……Vn，由此可绘制出李集水文站流速仪测流断面以上毛河的河道槽蓄量曲线，曲线如下：

（三）计算河道槽蓄变量

从上图可出查出当水位为39.39m（8月3日8时水位）时，其槽蓄量 V1为 23.00×104m3；当水位为 39.09 m（8月 4日14时水位）时，其槽蓄量V2为18.80×104m3。则槽蓄变量

（四）计算断面流量

8月3日8时～4日14时的断面流量Q由河道槽蓄变量（4.20×104m3）除以时长t（108000s）可得，即

五、结语

商丘市境内闸坝众多，水文站大多受闸坝蓄水回水影响，特别是闸站开启高度较低时，河道流速极小，给流量测验带来极大不便。当上游无地表径流及河川基流汇入时，可利用河道槽蓄量变化推求断面流量。当上游有地表径流及河川基流汇入时，有率定系数的堰闸可利用堰闸系数推求断面流量；无率定系数的堰闸，可借用同流域或邻近流域同类型堰闸的系数推求断面流量。