孝感市新沟水文站间测分析

夏静

【摘要】：为适应当前孝感市区域水文站网不断扩大、功能日趋完善、水文监测自动化程度稳步提升的需求，孝感水文局积极践行“大水文”发展理念，全面深化改革，提升能力，深化应用，创新“三个体系”，即水文测报监测、优化水文测报服务、完善水文测报管理体系，逐步推进以“自动为主、人工为辅，巡测为主、驻测为辅，常规监测为主、应急监测补充”的水文监测模式，强力推进水文新技术的应用、水文自动化和优先开展巡测。

根据《水文巡测规范》技术要求，结合新沟水文站设站目的和功能需求等实际情况，现对新沟水文站间测分析进行探讨。

【关键词】：新沟水文站；间测；分析

1、测站概况

新沟水文站设立于1971年5月，位于湖北省汉川市新沟闸，为国家重要站，观测项目有水位、流量、水质，属一类精度堰闸站。该站为汉北河出口控制站之一，测验河段为人工开挖河道，河道顺直，河床由粘壤土组成，断面基本稳定，该站断面水流除受本闸开、关闸影响外，还受民乐闸、东山头闸、新沟船闸启闭影响。

2、流量整编

新沟水文站流量资料整编目前采用水力学公式法推流，各流态流量系数关系线下部、中上部的划分值：淹堰：ΔZ/hu在0.063以下为下部，ΔZ/hu在0.063以上为中上部；淹孔：e/ΔZ值在2583以下为下部，e/ΔZ值在2583以上为中上部；由孔：e/hu在0.286以下为下部，e/hu在0.286以上为中上部。由堰hu在0.50-2.50范围内采用综合平均系数C1=1.35。

本站历年出现的流态情况为自由堰流、淹没堰流、自由孔流、淹没孔流四种流态。

本站使用的流量计算公式与相关关系均与规范一致，推流公式详见表1堰闸流量计算公式。

表1堰闸流量计算公式

公式编号 流量计算公式 相关关系 流态

1 Q=C1Bhu3/2 hu- C1 自由堰流

2 Q=бC1Bhu3/2 △Z/hu-бC1 淹没堰流

6 Q=M2Be（△Z）1/2 e/△Z-M2 淹没孔流

4 Q=M1Be（hu-hc）1/2 e/ hu -M1 自由孔流

備注 Q-流量，m3/s；Zu-上游水位，m；Zl-下游水位，m；Za-闸底或堰顶高程，m；C1-自由堰流流量系数；B-闸孔开启总宽，m；hu-上游水头，hu=Zu-Za，m；hc-收缩断面处水深；бC1-淹没堰流流量系数；△Z-上下游水位差，

△Z=Zu-Zl，m；e-闸门开启高度，m；M1、M2-自由、淹没孔流流量系数。

3、流量资料分析与处理

3.1 资料选用

新沟闸是汉北河排水入汉江的咽喉，是汉川市所辖汉江干堤和汉北河堤的起点，本站测验河段为人工开挖河道，河床由粘壤土组成，断面稳定，无冲淤。现对18年的实测流量资料进行分析计算，得出各流态间测分析结果。

本站于1996年底将闸下游30m处，堆积的石块坝全部拆除，各种流态的关系线分成两个系列：挖坝前是一个系列，挖坝后另一个系列。两个系列自成体系。选1997、1998、1999三年资料进行分析。由于2001年该闸全面维修加固，使闸底高程发生变化，由原来的18.00m变为18.39m，闸孔高度由9.00m变为8.61m，闸门孔数不变。

3.2 分析方法

将所选资料系列点绘于同一张图纸上，若历年关系曲线基本一致，逐年不呈系统变化，通过点群重心综合一条曲线，并与各年关系曲线比较，分别计算其相对误差，且其最大相对偏差符合《水文巡测规范》（SL195-2015）中4.5.8表8允许误差规定时，可以实行间测。

3.2.1 淹没堰流分析

选最近连续三年（1997～1999）资料点绘于同一张图纸上，这三年的关系曲线基本一致，不呈系统变化。可以定出一条综合曲线，作综合曲线的方法是：将关系线的相关因素△z/hu均匀分成30级计算每级流量系数σC1的平均值，然后将计算得到的30个点子点绘到同一张图纸上得到一光滑曲线即为综合曲线。最后分别计算每条曲线与综合曲线的相对偏差。将关系曲线分成中上、下两部分，其划分方法是按《水文资料整编补充规定》4.1.4（2）要求：从关系曲线底部零开始向上计算，占全变幅的30%以下为下部，以上为关系曲线中、上部。然后将每部分的相对偏差与允许误差指标进行比较。按一类精度站分析，其最大偏离误差未超过允许误差。△z/hu在0-0.21范围内可实行间测。

3.2.2 淹没孔流分析

选取1997、1998、1999三年资料。三年的线型基本一致，无系统变化。可以定出一条综合曲线。定综合线的方法与淹堰一致，将相关因素e/△z均匀分成30级，分别计算每条曲线上流量系数M2与相应综合线上M2的相对偏差。对其中上、下部分逐一比较，（曲线的中上、下部划分方法与淹堰一致）按一类精度站要求，其相对偏差均未超过允许误差范围，淹孔在0～8610范围内可实行间测。

3.2.3自由堰流分析

建站以来，该流态出现的机遇很少，仅1998年出现过，且出流时间短、水量小，只占年水量的3%以内，故定出一条综合曲线，hu在0.50～2.50范围内采用1998年实测平均系数C1=1.35。

3.2.4自由孔流分析

由孔与由堰一样，出现的机遇相当少，且出流时间短，对水量影响甚微。仅占年水量3%以内，故定出一条综合曲线，e/hu在0.04～0.999范围内采用实测综合关系线推流。

结论

新沟站历年的相关因素与流量系数之间的关系线与相应的综合线间的相对误差都比较小，可实行间测，具体情况如下：

淹没堰流：相关因素△z/hu值在0～0.21范围内可实行间测10年测1年；

淹没孔流：相关因素e/△Z值在0～900范围内可实行间测10年测1年；

自由堰流：相关因素hu在0.50～2.50范围内采用1998年实测平均系数C1=1.35，可实行间测10年测1年；

自由孔流：相关因素e/hu在0.04～1.0范围内采用1997-2005年实测关系线推流，可实行间测10年测1年。

通过积极开展水文测站测验方式方法分析与研究，论证适应新形势的水文监测组织方式、管理方式和生产方式，可以加快构建适应社会发展和行业发展的水文测报监测体系、服务体系和管理体系，努力推动孝感水文监测业务改革发展。

【参考文献】：

[1]《水文巡测规范》（SL195-2015）.

[2]《水文资料整编规范》（SL247-2012）.

[3]《水工建筑物与堰槽测流规范》（SL537-2011）.