基于辽中站相对水深0.2流速系数探析

郭 松

（辽宁省沈阳水文局，沈阳 110043）

基于辽中站相对水深0.2流速系数探析

郭 松

（辽宁省沈阳水文局，沈阳 110043）

研究目的是确定辽中水文站0.2水深流速系数。通过该站2017年4～9月份实测流量资料的相关分析，用桥测断面精测法垂线平均流速与相对水深0.2流速建立函数关系，从而确定桥测断面相对水深0.2位置流速系数，为今后开展抢测洪峰流量提供科学依据。

辽中站；桥测断面；相对水深；0.2流速系数

辽中水文站位于辽中区城郊乡肖家崴子村，集水面积13.63万km2，根据《水文站网规划技术指导》分类，按直线原则，为大河控制站。该站为基本水情站，负责向中央、省防、市防、县防报讯。1995年桥测实测最大流量4600m3，最高水位16.21m。流量测验精度为Ⅰ类，泥沙为Ⅱ类。

1 问题的提出

辽中站测验河段顺直长1500m，低水由河岸控制，水面宽150m，中泓摆动频繁，中水水面宽600m，流量超过1000m3/s时两岸漫滩，水面宽1450m，两岸滩地为大田作物，河床由淤泥、细沙组成。该站测验方法为桥测，红庙子公路桥长1490m，为井柱桥墩。根据辽中站测站特性制定了3套测洪方案。

1.1 方案1

应用EXC水文巡测车悬挂流速仪一点法（0.6）施测，通常情况采用此方案。

1.2 方案2

应用EXC水文巡测车悬挂流速仪一点法（0.2）施测，当洪水期间河道漂浮物较多或夜间测验时采用此方案。

1.3 方案3

洪水期间巡测车发生故障时可临时采用中泓浮标法方案。辽中站地处辽河中下游位置，断面较长，中高水测验会受水位涨落率及漂浮物等条件的限制，漂浮物经常为树木，大田高颗作物，按常规一点法（0.6）施测，测验工作非常困难，一旦测验过程中巡测车悬索与漂浮物发生碰撞，影响测验历时和精度，严重的会对人员和车辆安全造成威胁。所以选择方案时应根据实际情况，在满足精度要求的前提下，宜本着安全、实用的原则，综合权衡确定优选方案，本文采用一点法（0.2）流速系数，并进行分析。

2 测验及资料

2.1 测速垂线布设

（1）测速垂线均匀分布，并能控制断面地形和流速沿河宽分布的转折点，主流和河滩水流相接处必须设置垂线，主河槽垂线布设较滩地为密。

（2）考虑桥测桥上测验时桥墩对水流的影响，桥墩附近不应布设垂线，避开桥墩附近紊流区域。

（3）洪峰前后断面有显著变化时，应实测一次断面，以便掌握河底变化情况，有利于重新布设测速垂线。

2.2 流速测点分布

根据垂线水深的大小，采用不同的流速测点数目。本站采用悬索测量，水深超过3m时采用5点法施测。仪器放至测点时，要使仪器转轴中心或轭架中线偏离各该点的偏距不大于0.1m水深。施测水面流速时，流速仪旋转部分不应露出水面。施测河底流速时，应使流速仪旋转部分的边缘离开河底2～5cm。

2.3 测验历时

按照GB50179—2015《河道流量测验规范》要求，为了克服流速脉动对测速成果精度的影响，河道站在每个测点上的测速历时，不应短于100s。本次参与分析的全部测验数据，均保证在100s以上。

3 资料收集

根据GB50179—2015《河道流量测验规范》，本次分析共采用该站2016年4月至2017年9月流量测验数据30个，如表1。

表1 辽中水文站0.2流速系数统计

4 分析方法

4.1 回归分析法

在掌握大量观察数据的基础上，利用数理统计方法建立因变量与自变量之间的回归关系函数表达式，称回归方程式。以0.2水深流速（自变量X）为横坐标，以垂线平均流速（因变量Y）为纵坐标做相关图，可以看出两者相关程度较好，通过点群中心定绘制一条直线确定回归方程，经计算此直线的函数关系为y=0.89x，相关系数R2=0.99，R2表示自变量x与变量y相关的密切程度，R2越接近于1时误差越小，点剧越靠近回归直线，x和y的关系越密切。如图1。

图1 辽中站相对水深0.2流速系数

4.2 均值法

计算每组数据的垂线平均流速与0.2水深流速的比值（即表1中Vm/V0.2的均值），经过计算得出Vm/V0.2的均值为0.89。与回归分析法所得系数0.89一致。

5 误差分析

通过30组数据的相对误差计算，得出该组数据的相对误差。如表2。

表2 垂线平均流速与0.2流速误差

由表2可知75%以上的相对误差±3%之内，系统误差=Σ相对误差/30=0.17%，符合规范要求，表明0.2流速系数采用0.89是合理的。

6 结语

（1）通过对2016年4月至2017年9月的30组样本进行分析计算得出0.2水深系数均值为0.89，相关函数分析得出系数为0.89，两者一致，说明两种分析方法得出的流速系数具有代表性，成果可靠，均值法是对回归分析法的成果进行校核，由此可见，辽中水文站中高水测验期间，0.2水深流速系数采用0.89是完全可行的。

（2）本次数据收集按照规范要求包含了中高水不同水位相关的流速数据，由图1可以看出，流速1-1.5m/s的数据较多，流速2m/s以上的数据较少，其原因是高水时河道漂浮物较多，为保证流量测验的准确性和及时性，只能选取漂浮物较少的垂线进行数据采集。建议在以后的流量测验中，应该多积累一些高流速测验数据，继续做好0.2水深流速系数的分析工作，为辽中水文站采用0.2一点法测流提供有效的数据依据。

［1］GB 50179—2015，河道流量测验规范［S］.

［2］朱晓原，张留柱，姚永熙.水文测验使用手册［K］.北京：中国水利水电出版社，2013.

［3］李选彧.黄腊坨站测流断面水面及0.2流速系数分析［J］.科技创新导报，2012（15）.

［4］何永健，张斌.永庆水文站0.2相对水深流速系数分析［J］.山西水利科技，2010（3）.

［5］徐鹏云，滕飞.松江水文站桥测0.2垂线平均流速实验系数分析［J］.吉林水利，2007（10）.

Analysis of 0.2 velocity coefficient based on relative depth of Liaozhong Railway Station

GUO Song
（Shenyang Hydrology Bureau of Liaoning Province， Shenyang 110043， China）

The purpose of this study is to determine the 0.2 velocity coefficient based on relative depth of Liaozhong hydrological station.Analysis of the measured flow data between April to September in 2017，the function relationship is established by the vertical average velocity of bridge survey section accurate measurement and 0.2 velocity of relative depth，the velocity coefficient is determined at the position of 0.2 relative depth of the bridge measuring section， and the paper provides scientific basis for measuring the peak flow velocity in the future.

Liaozhong Railway Station； bridge survey section； relative water depth； 0.2 flow velocity coefficient

TV131 文献标识码：B 文章编号：1672-9900（2017）06-0068-03

2017-09-20

郭 松（1979-），男（汉族），辽宁辽中人，工程师，主要从事水文水资源方面的工作，（Tel）15841788428。

尹健婷）