万店水文站流速系数的试验分析

2021-05-08

中国科技纵横 2021年1期

（湖北省随州市水文水资源勘测局，湖北随州 441300）

流速系数精度直接影响流量测验的精度，它是决定流量测验精度的重要因素之一。流速系数是一个多因素影响的综合参数，气候因素、河流的水力因素等都与其密切相关，如风向、风力、水流情况、河流断面形状和河床糙率等。各水文站流量测验中使用的流速系数不同，各站应在有条件时开展流速系数的试验分析和确定，以便需要时使用。万店水文站建站初期流量测验中所用半深流速系数和水面流速系数均借用原塔儿湾（三）站的分析值，为提高流量测验精度，进一步满足有关水文测验规范要求，根据本站收集的资料对相关流速系数进行了分析。下面具体介绍采用万店水文站2007—2008年测速资料分析确定该站半深流速系数和水面流速系数的过程。

1.测站概况

1.1 基本情况

塔儿湾水文站于1954年4月由湖北省水利厅设立，位于湖北省随州市曾都区万店镇潭口村，1955年6月下迁320m更名为塔儿湾（一）站，1963年3月上迁400m为塔儿湾（二）站，1981年1月上迁84m为塔儿湾（三）站，2007年1月上迁7km为万店水文站。万店水文站位于湖北省随州市曾都区万店镇龙头湾村，东经113°27′18″，北纬31°48′11″，控制长江流域汈汊湖水系涢水支流漂水，集水面积489km2，离河口距离20km。该站是国家二类精度基本水文站，测验项目有水位、流量、降水量、水面蒸发量、水质等，流量测验方式为驻测。漂水流域位于湖北省水文分区第四区，属亚热带季风气候，具有南北过渡型的气候特征，冷暖适中，四季分明。北部山区和南部随县盆地对西南水气入流十分有利，成雨因素好。漂水为涢水一级支流，流域面积1090km2，平均海拔高度204m，干流全长113km，河道平均比降1.3‰，多年平均年降水量964.6mm，多年平均流量10.9m3/s，多年平均年径流系数0.33，多年平均水面蒸发量824.0mm。漂水属山丘性河流，洪水汇流快，一般一次洪水历时约为50h。漂水流域洪水主要由暴雨形成，其发生受桐柏山南麓降雨影响，具有季节性特点。洪水与暴雨时空分布一致，多出现在汛期5～9月，多数集中在6～8月，洪水年际变化较大。

1.2 测验断面情况

万店水文站测验河段顺直长度300m，主槽河宽120m，河床由细沙组成，水流集中无分流。右岸为站房，左岸为公园和堤防，基下28m建有漂水公路桥梁。水位流量关系中高水受洪水涨落影响及漂水公路桥梁控制，低水受河槽控制。万店水文站流速仪测流断面如图1所示。

图1 万店水文站流速仪测流断面图

2.流速系数的试验分析

2.1 半深流速系数

（1）试验方法：半深流速系数K0.5，采用垂线三点法（0.2、0.6、0.8）测速资料分析确定。（2）试验时间：试验时间为2007年7月10日、2007年7月14日。（3）垂线布设：垂线分别布设在流速仪测流断面起点距30.0m～105m，每条垂线的间距均为5.0m。（4）试验资料：试验资料按流量测验次数统计共2次，按测速垂线统计为19组。（5）流速系数计算：依据收集资料情况，计算每条测速垂线的平均流速Vm，然后绘制19条垂直流速分布曲线，内插出各组0.5水深的流速。按K0.5=Vm/V0.5式分别求出各组半深流速系数，然后计算出各组半深流速系数的算术平均值K0.5=0.95。如表1所示。（6）成果分析：《水文测验实用手册》中规定[1]，没有资料时，0.5水深的流速系数可采用0.90～0.95。本站半深流速系数分析值0.95与规范的推荐值基本一致，成果可靠。

表1 万店水文站半深流速系数分析成果表

2.2 水面流速系数

（1）试验方法：水面流速系数K0.0，采用垂线一点法（0.6）测速资料及加测水面流速的资料分析确定。（2）试验时间：试验时间为2007年7月2日至7月14日、2008年4月20日至8月30日。（3）垂线布设：垂线分别布设在流速仪测流断面起点距30.0m～105m，每条垂线的间距均为5.0m。（4）水深范围：水深在0.80m～5.0m。（5）试验资料：试验资料按流量测验次数统计共10次，按测速垂线统计为83组。（6）流速系数计算：依据收集资料情况，按K0.0=V0.6/V0.0式分别求出各组水面流速系数，然后计算出各组水面流速系数的算术平均值K0.0=0.85。（7）成果分析：《水文测验实用手册》中规定，没有资料时，水流条件良好的平原河流（大、中河流）水面流速系数可采用0.78～0.88，本站水面流速系数分析值0.85与规范的推荐值基本一致，成果可靠。