百色市水文水资源局 广西百色 533000
摘要：根据《水文测验手册》的要求，结合岳圩水文站垂线平均流速横向分布曲线及综合断面图，以该站2011至2014年30次具有代表性的﹑精度较高的实测流量成果资料为依据，对岳圩水文站的测速垂线进行了精简分析，确定了水位524.65m以上和524.65m以下两个测速垂线精简方案，并对精简前后流量进行误差分析，结果满足规范要求。建议：岳圩水文站常测年份改用精简测速垂线后的测流方案。
关键词：流量；测速垂线；常测法；精简分析
1 概述
岳圩水文站设立于1958年，位于广西百色市靖西县岳圩镇隘屯，东经106°31′，北纬22°57′，集水面积为922K㎡。水文测验断面位于河道的左岸，基本水尺兼流速仪测流断面形状如U形，较大洪水时，右岸河床稍有冲淤，断面上游3.0km有岳圩水电站，下游250m有水坝，受水工程影响较严重。主泓变动及流速分布变化情况：高中低水位的中泓位置分别在起点距45m处，流向与断面垂直，无断流现象。水文特征值：历史实测最高水位530.70m，最大流量992m3/s。
岳圩水文站现在测流时使用13条垂线施测，高、中、低水位都采用二点法（0.2，0.8）测速。这样即耗时又费力，经常会错过洪峰的持续时间，测到的洪峰流量精度不够精确，所以对该站进行了测速垂线的精简分析，以确定最佳的测流方案作为该站的常测法。
2 常测法精简分析
2.1依据的资料
精简分析是流量测验中一个很重要的环节，既能保证流量测验的成果精度，又能减少测流的工作量，缩短测流历时，提高测报的准确性和时效性。通过精简分析，制定各种比较合理的流量测验施测方案，以适应不同水位级情况下，采用不同的测流工作方案。
为了对岳圩水文站常测法进行精简分析，通过筛选，收集该站2011至2014年具有代表性的﹑精度较高的实测流量成果30次资料。其中，低水525.00m水位以下有8份，中水525.00～527.00m水位有22份，高水527.00m水位以上从2011年到目前为止该站还没有实测流量成果资料，所以无法分析。从 30份实测流量来分析，水面宽范围在80.0～85.8m，宽深比值（B/H）范围在16.2～21.9m。岳圩水文站的河床是由砂砾石、细沙组成，两岸为石砌防洪堤，所以该断面没有发生太大的变化，通过收集这四年的实测成果资料数据进行分析，流量成果分析误差并不大。岳圩水文站的河道主槽部分在右岸，流速仪测速由左岸至右岸按顺序施测。
2.2 精简方案
2.2.1常测法测速垂线数目要求
根据《水文测验手册》3-19常测法测速垂线数的布设要求，当水面宽与平均水深之比值（B/）小于100时为窄深河道，大于100时为宽浅河道。岳圩水文站宽深比值（B/）范围在16.2～21.9m，处于窄深河道。
2.2.2 精简分析
绘制垂线平均流速、水深横向分布图（见图1），如图1所示：分别绘有代表性的及精度较好的中、低水位的垂线平均流速，527.00m以下处于中水位级，525.00m 以下处于低水位级。
图1 岳圩站垂线平均流速横向分布曲线及综合断面图.png)
根据《水文测验手册》3-67常测法的垂线﹑测点综合精简的分析的要求，结合本站的断面情况，如图1所示：垂线流速横向分布变化趋势，抽减流速变化缓慢或左右相邻测线流速接近直线变化的测速垂线。根据水面宽与平均水深比值来看，该站处于窄深河道，水位达到最低的时候，水面宽还有72m。由于 524.65m以下的水位左右岸都存在流速等于零的现象，随着水位越下降，左右的死水面积越大，测速垂线越减少。所以考虑用两种不同的方案精简，根据垂线平均流速横向分布曲线及综合断面图及30份实测流量成果资料的统计，水位在524.65m以上时，断面上施测到的垂线和测点数目接近（见图1），根据断面的河流特性考虑524.65m以下和524.65m以上的水位两个水位级的精简方案。
方案一：当水位级在中低水524.65 m以下时，左右岸都存在死水现象。根据常测法测速垂线数目及水面宽于平均水深比值来看，该站处于窄深河道，正常水面宽都在于72.0～80.0m之间，正常测速7条垂线（见表2，所以不能再精简垂线。
方案二，当水位级在524.65 m以上时，左右岸不再有死水现象。同理，结合图1，抽减需注意的几个问题是：垂线分布要大致均匀，但河段主槽位置垂线加密，在河槽地形和流速急剧转折点处都布设有垂线的前提下，垂线分布应均匀，所以抽减起点距（3条垂线）20﹑30﹑50。经过30份资料的成果试算后的流量精度也满足了《水文测验手册》[1]常测法的误差界限。
2.2.3方案确定
通过以上几个方面的分析，拟定该站测速垂线精简方案分为两个：
方案一：当水位在524.65 m以下时，水面宽范围在79.8-80.0m，宽深比值的范围还在21.5～24.1＞100，对照表2，河道属于窄深河道，测速垂线选择7条（见表4）。
方案二：当水位在524.65 m以上时，水面宽范围在80.0～85.8m，宽深比范围在16.2～21.9＞100，对照表2，河道也属于窄深河道，测速垂线选择9条（见表5）。
2.3 误差分析
根据《水文测验手册》[1]3-10常测法的规定：精简后算得的流量与精测流量相比，其误差符合规定时，即可用精简后较少的垂线﹑测点测速，并作为经常性的测流方法。
对两个精简方案，根据《水文测验手册》[1]3-10的规定，把30份实测流量数据按原来的测法重新计算流量[2]，统计精简前后数值的相对误差是否超过允许范围，从而确定精简结果。精简前和精简后的流量基本拟合见图2
流量的相对误差不超过±3.0%的共30次，累积频率达到97%。不超过±5.0%的累积频率达到100%。根据《水文测验手册》[1]3-67系统误差可用以下方法确定：当各精测流量的大小分布不十分均匀，相对系统误差并非等量存在精简后流量中时，可分别算出各测次精简后的流量误差，将各误差值由负到正、有小到大依次排列，统计其累积频率为50%的误差数值，即可视为系统误差。根据以上方法统计出的系统误差为0.48%＜1%。满足了常测法误差界限，即该精简方案成立。
图2 精简前后的流量关系拟合图.png)
3 结论
岳圩水文站属于暴涨暴落的山溪性河流，洪峰持续时间较短。流速仪测流断面没有经过精简方案的分析之前，水位在525.20米以上，用13条垂线测流，由于测流时间过长，经常会错失抢测洪峰时机，测到的流量精度也不够准确。通过精简分析使用新的施测方案后，既节省了测流时间，又能及时抢测到洪峰流量，保证了实测流量成果的精度，且流量成果达到整编规范的要求，有效地提高了工作效率。
参考文献：
[1]水利电力部水利司.水文测验手册（第一册，野外工作）[M].北京：水利出版社，1975.
[2]SL247—1999，水文资料整编规范[S].
论文作者:兰美标
论文发表刊物:《基层建设》2015年29期
论文发表时间:2016/9/13
标签：垂线论文; 水位论文; 流量论文; 流速论文; 水文站论文; 误差论文; 测速论文; 《基层建设》2015年29期论文;