雪野水库西输水洞水位流量关系率定

2015-07-28张春玲杨清海莱芜市水文局山东莱芜700泰安市水文局山东泰安7000

山东水利 2015年6期

程　慧，张春玲，杨清海（.莱芜市水文局，山东莱芜 700；.泰安市水文局，山东泰安 7000）

雪野水库西输水洞水位流量关系率定

程慧1，张春玲2，杨清海2
（1.莱芜市水文局，山东莱芜 271100；2.泰安市水文局，山东泰安 271000）

【摘要】通过对2007—2013年雪野水库西输水洞45次流量资料分析，采用一元三次插值拟合定线方法对水位流量关系进行率定，率定成果经三种检验均符合《水文资料整编规范》的精度要求，可以应用到实际生产中去。同时根据本率定成果，对稳定的人工渠道断面实现流量间测，从而提高测验效率，降低工作强度。

【关键词】雪野水库；渠道；水位流量；水文测验

为提高水文监测效率，对规则断面多年水位流量测点分析，率定稳定的水位与流量关系综合曲线，可有效减少水文测验次数，降低水文职工劳动强度。雪野水库水文站是国家重点站，赢汶河主要控制站，肩负着向国家防总、山东省防汛指挥部、省水文局、莱芜市防办等的报汛任务。2006年，该水库通过除险加固工程，对水库进行大坝加固、溢洪闸、输水洞进行改造，改造后输水洞常年放水，用于发电和灌溉。由于发电主要在晚上，给测验工作带来不便，加之闸门变动频繁，测验任务较重，探索新的测验方式势在必行。

1　工程概况

雪野水库位于黄河流域大汶河水系赢汶河干流的中上游、山东省莱芜市雪野旅游区境内。水库于1959-11开工建设，1966-07完工，控制流域面积为444km2，总库容为2.21亿m3，枢纽工程由主副坝、放水洞、溢洪道（闸）和发电站组成，是一座以防洪为主、兼有工农业供水、发电、旅游等综合利用的大（2）型水库。

水库西输水洞位于水库大坝的西侧，进口距大坝垂直距离约150m，输水洞渠长500m，均为顺直渠道，渠道分入水口、闸门、涵洞、水电机组、出口下30m到达断面，形状为矩形，其宽5.7m，深4.15m，设计流量30m3/s。其断面架设缆道，右岸设水位计房。断面除受水位（水深）影响外，受其他影响较小，率定关系线成为可能。

2　测验资料分析

2.1流量测次布设分析

根据《水工建筑物测流规范》要求，率定分析测验，应积累不少于3年至少30次的实测资料。2007—2013年底，雪野水库坝上及西输水洞水位同时观测，在闸下30m断面设缆道房及自记水位计，并在开闸放水时进行流量测验，7年共施测流量45次。放水水位均在25cm以上，最高达1.42m；不放水时，输水洞渠道干涸。通过分析实测流量资料，分布均匀，测次合理，满足率定要求。

2.2垂线、测点布设分析

根据《河道流量测验规范》要求，河(渠)道宽度流量精确测验最少测速垂线数目不能少于5条。该输水洞渠道底宽5.7m，上口宽5.7m，为满足测验规范要求，故布设5条测速垂线。由于受上游水流发电机组影响，水位涨落速度快、暴涨暴落，所测流量对应水位分布在低水和中高水断面流速受两岸冲击，缆道随流速左右摆动幅度较大，不宜采用多点法。所测资料符合测验规范要求。

2.3水深测验分析

2006年，雪野水库除险加固后，对输水洞测验断面进行了局部改造，并新设浮子式自记水位计1套，几年来，运转正常。流量测验完全参照《河道流量测验规范》进行，断面基本水尺水位由水尺读数代替（水尺读数即为水深）。

3　水位流量关系线分析

雪野水库西输水洞水位流量关系线，实测流量45次，全部取用流量点定线，测点均匀分布在水位流量关系曲线（图省略）两侧。

3.1符号检验

检验所定水位流量关系曲线两侧测点数目分配是否均衡合理。借以判断关系曲线是否正确，其计算公式：

式中：n为总测次；k为负号个数；α为显著性水平；u为计算统计量；u1－α/2为统计量查表取1.15。取n=45，k=20，α=0.25，计算得u=0.30。

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因为，u＜u1－α/2，所以检验合理。

3.2适线检验

按水位递升次序，检验实测点偏离曲线正负号的排列情况。借以检查定线有无明显系统偏离，其应用公式：

式中：k为正负号变换次数；其余同前。取n= 45，k=20，α=0．05，计算得u=－1.06，查表 u1－d= 1.28。

因为，u=－1.06，u＜u1－a所以检验合理。

3.3偏离数值检验

检验测点偏离关系曲线的平均偏离值（即平均相对误差）是否在合理范围内，借以用数据论证曲线确定是否合理，计算公式：

式中，Pi为测点与关系曲线的相对偏离值；n为测点总数；P为平均相对偏离值；SP为标准差；S 为P的标准差；t为统计量，给定的显著性水平α=0.10，k为45，查表得t1－α/2=1.69。经计算得：S=0.236；SP=3.52%；t=0.112。

因为t＜t1－α/2即认为合理。

3.4标准差检验

实测流量点偏离关系曲线的标准差，计算为3.5%，小于一类站最小标准4.0%，符合《水文资料整编规范》的相关要求。

水位流量关系曲线确定后进行三项检验和标准差计算，低水最大偏离10.1%，低水时偏离值大于8%的点子有1个，占总数的2.2%；高水最大偏离8.3%；高水时偏离值大于5%的有3个，占总数的6.6%。

4结论

利用一元三次插值法拟合曲线进行率定分析得知：雪野水库西输水洞放水洞水位流量关系相对比较稳定，定线方法、定线精度符合要求，可用于实际生产中。水位流量关系曲线符合水文资料整编规范精度要求，此关系曲线及其拟合公式在水库渠道的过水流量推算中使用方便，操作简单。可以结合水位自动监测，间接实现流量的实时在线监测。