屯溪水文站流量测验方法精简分析

杨芳

(黄山水文水资源局，安徽 黄山245000)

1 概述

流量是最重要的水文要素之一，其测验成果的好坏，与测验的精度高低及相应水位的代表性有关。流速仪精测法测流历时较长，如水位变幅大，相应水位难以求准，建立的水位流量关系曲线就不真实，用水位在关系线上推出的流量，便缺乏代表性[1]，故将累积到的资料进行精简分析是非常必要的。

精简分析是在保证一定精度的前提下，精简垂线、测点及测速历时，来达到缩短测流历时，减少测流工作量的目的，提高资料的代表性。本文以屯溪水文站为例，结合该站断面及流速仪常测流量资料情况，选用合适的方法进行精简分析，确定其可行性。

2 精简分析

2.1 测站情况

屯溪水文站是皖南山区区域代表站，新安江干流控制站，国家基本水文站。属山区性河流，河道坡度大，洪水涨得快、落得快、历时短。测验河段基本顺直，河槽呈U型，基本断面河床左部为卵石，洪水期稍有冲淤变化，右部为连片岩石，冲淤变化小，河底水生植物较少，断面比较稳定。屯溪水文站基本断面处共布设14 条流速仪测速垂线，根据水位不同，流速仪测流垂线数一般在12～14 条之间。垂线数较多，单份流量测流历时需1 个多小时。

2.2 简测法精简分析

选用2010～2019 年流速仪测流资料共154 份作为分析对象，使用尽可能少的测速垂线，来计算精简后的精度指标，分析简测法是否可行，确定最佳方案。

2.2.1 选择Vm/ V 比较稳定的垂线

选择精度较高的8 份流量资料，计算垂线平均流速Vm与断面平均流速V 的比值，然后以起点距为横坐标，Vm/V 为纵坐标，绘制Vm/ V 分布曲线，见图1。由图1 可以看出，起点距82.6m、114.6m、132.0m、152.6m 处Vm/ V 较为稳定。

图1 Vm/ V 分布图

2.2.2 单位流速及误差计算

分别摘出起点距82.6m、114.6m、132.0m、152.6m 各条垂线处的垂线平均流速资料，四条垂线流速进行混合组合试算，垂线组合均值作为单位流速。按不同流量级，以断面平均流速、单位流速分别作为纵坐标与横坐标，绘制关系图，并通过点群中心绘出关系线，计算相对误差。若误差符合要求，则方案成立。经过试算，当流量大于等于1020m3/s（共68 组），以起点距82.6m、114.6m 及132.0m 三处垂线流速的平均值做为单位流速时，绘制断面平均流速V 与单位流速V0的关系图，并绘出关系线，如图2 所示，可知V=0.90V0，R2=0.9586，两者密切相关。

图2 断面平均流速与单位流速关系图

计算关系点偏离曲线的误差及频率误差，见表1，可以得知，最大相对误差为-14.2%，最小相对误差为0.0%，累计频率为75%的相对误差为±3.8%，不超过±4%；累计频率为95%的相对误差为±7.1%，不超过±8%；系统误差为0.3%，不超过±1%，误差均达到规范要求。方案成立，简测法可满足生产需求。

表1 关系点偏离曲线误差频率误差计算表

2.2.3 流量的推求

屯溪水文站流速仪中高水测流，只需测出起点距82.6m、114.6m 及132.0m 处的垂线平均流速，三者平均则为单位流速，单位流速乘以系数0.90，便可得到断面平均流速，断面平均流速与面积的乘积即为流量值。

3 简测法的优点

3.1 缩短测流历时，提高资料代表性

屯溪水文站采用流速仪流量测验垂线数较多，单份流量测流历时需1 个多小时，测流历时较长。若水位变幅大，资料便缺乏代表性。而简测法只需10 分钟左右，测流历时大幅度缩短，可提高资料代表性。

3.2 提高工作效率，测报更及时

屯溪水文站采用简测法开展测验，减少了工作量，可将时间分配到资料整编分析上，提高了工作效率。尤其在洪水期间，可快速测取流量，并将信息及时准确的上报，为各级相关部门防治水灾提供技术支撑[2]。

4 结论

流量测验方法的精简分析是解决水文测站测验任务的重要手段之一。经对屯溪水文站近几年流速仪流量资料精简分析，得知精简成果满足水文规范要求，所确定的流量简测法适用于中高水流速仪法流量的测验。如控制断面或上下游水利工程等有变化，需根据实际情况，重新进行精简分析。