裴沟水文站测流槽水位流量关系曲线率定

张丽娟 王松浩

（黄河水利委员会中游水文水资源局，山西 晋中 030600）

1 基本情况

黄委会榆次水文水资源勘测局裴沟水文站，位于山西省吕梁市石楼县裴沟乡裴沟村，属黄河流域、黄河水系屈产河的出口控制站、区域代表站、国家基本水文站、黄河水情报汛站、三类精度流量、泥沙站、汛期驻测站，建于1962年6月1日，隶属黄河水利委员会中游水文水资源局榆次勘测局，集水面积1 023 km2，至河口距离18 km，测验项目有水位、流量、含沙量、降水量、水面比降、水质、水文调查。建站以来实测最大流量3 380 m3/s（1969年7月27日），相应水位16.91 m；最大含沙量666 kg/m3（1963年7月19日），调查最高水位19.12 m（无记载），相应流量5 640 m3/s（根据洪痕测定）。

2 测验环境简介

2.1 测站以上流域（区间）地形、土壤及植被情况

全流域海拔高度600～2 000 m。大部分覆盖着黄土，属晋西黄土丘陵沟壑区，土壤为黄土。植被情况：以前树木稀少，光山秃岭，植被较差。近几年来，随着大面积退耕还林、坝沟的实施，植被比以前有所好转。

2.2 测验河段内河床组成及水流特性

测验河段内河床组成、冲淤变化及河岸坍塌情况。河床由岩石组成。底部有沙卵石集存，遇有洪水，略有冲淤变化。两岸为岩石，覆盖有黄壤土，垦作农田。河段内无坍岸现象。

高、中、低各级水位时，岔流、串沟、回流及死水等情况。中高水时如遇断面下游左岸一小支沟涨水，因顶托会产生回流现象。其余岔流、串沟、死水等情况一般没有。

2.3 测验河段上下游河道特征

（1）测验河段上下游河道形势，如弯道、浅滩、石滩、急流等对测验河段水流的影响。基本断面上游400m处有一大弯道、左岸下游150m处有一小支沟，有时发生顶托现象。出现较大洪水时右岸漫滩。基本断面下游220 m处有一处小跌水，200 m处设有副断面，枯水期、冰期时在这里测流，水位～流量关系比较好。

（2）测验河段上下游水工建筑物，对测验河段水流的影响。

基本断面下游140 m处有滚水坝。基本水尺断面下游约200 m处，于2002年建造人字闸坝1座，坝顶高程同140 m处的滚水坝高程相同。

2.4 测站水、流、沙变化主要特性

一是本站枯水季节多出现在5～6月，主要是干旱及农灌所致，流量很小。

二是每年较大洪水多出现在7～8月，洪水涨落急剧，一般1～2 min就涨至峰顶，落水坡一般也只需5～6 h。

三是河床由岩石构成，冲淤变化很小，主流集中。漂浮物多是水草、树根，起伏度、波浪均较大。

四是水位、流量、含沙量基本相对应，有时也会不一致。比如初汛，只要有洪水发生，其含沙量就很大。一般一次洪水的水位～流量关系基本成单一线。

五是一般12月份开始封冻，次年2月开始融冰，全部解冻要在3月下旬。本站冰期在副断面测流，水位～流量成单一线关系。

3 测流槽概况

3.1 测流槽修建的目的

裴沟水文站平枯水期占全年90%以上，水位～流量关系比较散乱，为了改善大部分时间的测验条件和水位流量关系，上级管理机关在调研的基础上同意修建测流槽。该站绝大多数时期的测流工作均可在测流槽内完成。

3.2 测流槽基本情况

为改善裴沟水文站测验控制条件，于2016年修建了两岸河堤并硬化了河道，硬化段顺河长度20 m，规整后的断面宽度28.0 m，主槽深2.0 m。同时在基本水尺断面靠近右岸位置修建了矩形测流槽，宽1.6 m，深0.5 m，顺河长度20 m，测流槽内设有槽钢水尺，测流槽就在基本水尺断面。

经运行，发现河槽长度不够，于2019年5月加长了10 m，现今河槽顺河长度为30 m。

3.3 率定测流槽的目的和意义

如果能够建立水位和流量之间的良好关系，且满足精度要求，则可通过观测测流槽水位，进而推求槽内断面流量，从而达到解放劳动力的目的。

通过本次分析可以减轻低水测验工作强度，提高低水测验精度，为今后水文测验自动化提供条件。

4 水位、流量关系曲线率定

4.1 资料的选用

本次分析搜集了2016—2018年三年期间的48组实测水位～流量数据资料进行大槽综合曲线的分析，与经过中游局技术科审批的小槽综合曲线进行了衔接，完成了“裴沟站测流槽综合曲线”的分析。

4.2 裴沟站测流槽综合水位～流量关系曲线率定

根据收集的自建槽以来的资料，绘制大槽综合水位～流量关系曲线，见图2。

可见水位～流量关系良好，成一窄条带状顺滑趋势，并与小槽综合曲线进行衔接。裴沟水文站测流槽，综合水位～流量关系线结点见表1。

图2 裴沟水文站测流槽综合水位～流量关系曲线

表1 裴沟水文站测流槽综合水位～流量关系线结点单位：水位：m；流量：m3/s。

4.3 结论

裴沟水文站测流槽综合水位～流量关系曲线确定为单一曲线，符合测站特性，符合《水文资料整编规范》（SL 247-2012）中，水位流量关系定线精度及检验要求是可行的，可以作为单一线应用于生产实际。

该测流槽小槽槽顶水位为8.70 m，测流槽综合水位～流量关系线上查得流量为1.48 m3/s。大槽实测最大流量215 m3/s，相应水位10.88 m，测流槽综合水位～流量关系线上最大可查流量为215 m3/s，相应水位为10.84 m，建议推流使用范围为Q≤215 m3/s。

5 结语

测流槽水位在8.20～10.84 m，实测流量停测，流量采用测流槽水位～流量关系曲线推求。每月可在测流槽检测流量1～2次，测次分布于各级水位内。测站应对测流槽进行及时清淤，确保水位～流量关系线的稳定。每年应对测流槽综合曲线进行误差分析，相对误差不得超过11%，发现综合线超限时，应及时恢复测验，再次收集资料，进行率定。