用下泄水量推求流量过程的方法

张绍军

（河北省廊坊水文水资源勘测局，河北 廊坊 065000）

在每年的枯水季节，泃河下游的错桥闸要闭闸蓄水，使其上游河道处于蓄水状态。为了保持水量平衡及下游用水需要，错桥闸就会频繁变动闸门来调节河道水量。由于受错桥闸频繁提闭闸门的影响，三河站难以完整地控制流量变化过程。采用水量平衡原理，在错桥闸提闸泄水过程中，应用水量平衡关系式，推求下泄流量变化过程。

1 测验河段及水利工程概况

流量测验为沿口桥桥上测流。测验河段呈S型，顺直段长度为500 m，横断面为复式河槽，主河槽宽80.0m，河槽稳定，冲淤变化不大，河道纵坡为1/7000。

在测验断面上游8350m处有孟各庄节制闸，共12孔，每孔净宽3.0m，平面闸门，闸底高程10.40m（大沽基面，以下相同）,闸门高2.80 m，闸顶高程13.20m，当蓄水位超过13.20m时河水漫流。每年只有6月中旬12孔闸门全部提开入库，存放至9月中旬全部闭上闸门，全年提闸不足 3个月时间。在测验断面下游600 m有红娘港一支汇入。

在测验断面下游3650m处有错桥节制闸，共6孔，每孔净宽 8.0m，平面闸门，闸底高程 8.70m，闸门高 4.50 m，闸顶高程 13.20m，闸门启闭全部自动化。

2 蓄水量曲线关系式数学模型的建立

2.1 蓄水量曲线关系表

孟各庄闸至三河站基本断面处河道水位蓄水量关系见表1。

表1 三河站蓄水量曲线关系表

2.2 蓄水量曲线数学关系方程式

采用其蓄水量曲线关系式，编制应用程序，建立河道水位蓄水量关系式数学模型为：

式中：V—蓄水量，104m3；Z—水位，m；ao、a1、a2、a3—系数。即：

三河站蓄水量曲线关系见图1。

3 用下泄水量推求流量过程

3.1 三河站断面以上河道水量下泄特性分析

3.1.1 水位变化过程

由于水位测验断面在错桥闸上游，在错桥闸提闸期间，水位呈下降趋势，水位差ΔZ =Z2–Z1＜0，降落率ΔZ/Δt＜0 。

其水位降落过程线见图2。

3.1.2 蓄水量变化过程

随着水位的降落、水量的下泄，河道蓄水量逐渐减少。

蓄水变量ΔV = V2- V1＜0 。

3.1.3 流量变化过程

图1 三河站蓄水量曲线关系图

图2 三河站水位降落过程线图

图3 三河站下泄流量过程线图

3.2 用下泄水量推求流量过程

3.2.1 水量平衡方程式

水量平衡方程式的建立根据水量平衡原理，建立水量平衡方程式如下：

式中V1、V2—为测流断面处至孟各庄闸区间河道时段始、末蓄水量，104m3。

Δt —为时段，s；

下标1、2分别表示时段Δt的始末。

当时段Δt较小时，流量可认为呈直线变化，则式（4）可变为：

式中I1、I2—为孟各庄闸断面处时段Δt的始、末入流量，m3/s；

Q1、Q2—为测流断面处时段Δt的始、末出流量，m3/s。

式（5）即为水量平衡方程式。

3.2.2 流量过程的推求

在枯水季节，孟各庄闸断面处入流量比较稳定，流量值一般在1.00 m3/s左右。

式（6）即为推求流量过程方程式。

4 结 语

根据水量平衡式，通过应用下泄水量推求流量过程的方法，较好地解决了因错桥闸提闸放水而未控制到的流量过程，满足了推求流量的要求，提高了资料的精度，为水量调查探索出了新的思路，为实施“大水文”战略提供了技术支持。

[1]SL247-2012,水文资料整编规范[S].北京:中国水利水电出版社,2012,26.

[2]长江流域规划办公室主编.水文预报方法[M].北京:水利出版社,1982,29-31.