崔 晨

（广东省水文局湛江水文分局,广东 湛江 524037）

0 引言

文官（三）水文站为九洲江区域代表站,九洲江上游鹤地水库干流控制站,鹤地水库高水位时本站断面受回水顶托影响。中低水时受上游电站运行和闸门启闭的影响,水位与流量变化频繁。水位常年大多位于37.50 m 以上,在特大洪水,水面漂浮物多的情况下,为便于高洪时期流量测验。分析出文官（三）水文站的常规测流方法——缆道测流的代表线法作为文官（三）水文站高洪时期流量测验方案使用[1]。

1 水文站基本概况

文官（三）水文站位于广西博白县文地镇神坛岭村（位置见图1）,为九洲江区域代表站、鹤地水库入库控制站、国家基本水文站、省界重要控制断面,距下游鹤地水库大坝33 km,集雨面积792 km2,占鹤地水库集水面积的53%,干流长64 km,干流坡降1.09‰。该站为收集九洲江干流上游水文资料,结合流域开发、水质监测及水情需要而设。

图1 文官（三）站流量测验断面图

文官（三）水文站集雨区域降水充沛,但区域的降雨季节性明显 。本站上游大多高山区,干流坡降较大（1.09‰）。因此,洪水汇流时间较短,水位在38.80 m 以下受电站发电控制,涨落率小,水位在38.80 m以上受电站泄洪控制,涨落率大,最大涨落率达到每分钟2 cm。当暴雨中心在中下游时,本站洪现时间为8 h～10 h,当暴雨中心在中上游时,本站洪现时间为12 h 以上。文官站实测水文数据特征值、特征水位分别见表1 和表2。

表1 文官站实测水文数据特征值

表2 文官水文站特征水位

2 流量测验方法

2.1 流量测验

根据广东省水文局批复的《文官（三）水文站测站任务书》[2]的规定,本站的施测方法是流速仪常测法,为10～13条垂线一点法,多线多点法为10～13 条垂线多点法。测流时机及数量根据水位变化和洪水特性布置1～7 测次[3]。本站水位流量关系主要受上下游水利枢纽运行调节、调度的影响,测流测次,以能满足（水位流量关系）整编（定线）推流、准确推算逐日流量和各种径流特征值为原则,全年共测40 次流量左右[4]。

2.2 测验断面基本情况

本站测流断面位于基本水尺断面下游22 m 处,主流偏于右岸,流向与断面垂直,测流断面河底高程最低34.30 m,河床为沙砾层,两岸为黄土冲积层,右岸修筑护坡,冲刷小。近年断面稳定。洪水期,断面流量受到上游鹤地水库溢洪闸控制,当上游鹤地水库三个溢洪闸全开启后,闸下没有消能措施,水流集中排出,形成高速水流下泄到断面,断面起点距50 m～80 m 为高速区,流速大于3 m/s,水体为滚波形状,死水、回水并有巨大旋涡现象。辅助水尺断面在基本水尺断面上游260 m 处。鹤地水库汛限水位39.30 m,正常蓄水位40.50 m,当鹤地水库水位超过38.00 m 时,测流断面水位即由水库调蓄控制,即断面组成水库的一部分。文官（三）站流量测验断面图见图1。

3 代表线法分析

依据广东省水文局批复的《文官（三）水文站测站任务书》[2]中的高洪测验方法中,在确保安全前提下,优先使用本站常规测流方法。在特大洪水,水面漂浮物多的情况下,可选用代表线法、电波流速仪法、比降面积法等方法进行测验。所以为做好高洪测验的准备工作,需分析出文官（三）水文站的常规测流方法——缆道[5]测流代表线法。

3.1 代表线法原理

选择X 条代表垂线,在相对水深0.6 处测速,测点测速历时 100s,特殊情况不少于60 s。其断面流速、流量计算公式：

式中：V断为断面平均流速,m/s；V代为代表垂线的平均流速,m/s；A为断面面积,m2；K、C为换算系数。

采用历史资料成果分析确定,必须包含多线多点法、批复使用的走航ADCP。与多线多点法分析,取不确定度不超过8%的垂线作为代表线；取少线少点法分析的,取不确定度不超过10%的垂线作为代表线。

3.2 采用资料

本次对文官（三）水文站2014 年～2018 年资料进行分析,率定期间,实测最高水位41.62 m（2015 年10 月6 日11 时09 分）相应代表流速1.48 m/s；最大代表流速1.78 m/s（2018 年5 月10 日22 时04 分）相应水位为39.78 m。

通过分析计算,本次的代表垂线是起点距为90 m 的垂线,将起点距为90 m 垂线的相对0.6 水深处的流速作为代表线流速与对应断面平均流速建立相关关系,分析相关关系的精度。

3.3 关系线精度分析

3.3.1 建立相关关系

2014 年4 月至2018 年9 月文官（三）水文站总共完成了66 组率定数据。绘制所选定的代表线流速与断面平均流速相关关系图（见图2）,采用最小二乘法对V代与V断关系进行分析建立回归方程式,回归方程式为V断=0.6356×V代+0.1987；R2=0.9745。

3.3.2 关系曲线定线精度分析

根据规范要求,对上述回归方程进行关系适线检验。结果见表3。

续表3

水位流量关系测点的标准差Se=4.8%,随机误差为9.6%≤ 10%,达到规范规定的精度要求；系统误差为-0.04%≤± 1%,达到规范规定的精度要求。

检验计算：

1）符号检验：n=66,K=34,u=0.12＜1.15,认为合理,符号检验通过。

2）适线检验：n=66,不变换符号“0”次数为 36,变换符号“1”次数为 29,即K=29,u=0.74＜1.28,认为合理,适线检验通过。

3）偏离数值检验：n=66,平均相对偏离值ΔP=-0.04%,P的标准差S=4.73,ΔP的标准差Sp=0.58,统计量t=-0.07,|t|=0.07＜1.28,合理,偏离数值检验通过。

结果：符号检验、适线检验、偏离数值检验对水位流量关系曲线的检验,均达到规范要求,认为定线正确。

3.3.3 流量精度对比分析

通过用代表线法计算的断面流量与实测流量进行对照,最大偏差为±9.56%,相对误差≤±10%的比例达到了100%,可以说明代表流速和断面平均流速的率定关系良好,可应用在高洪的流量测验工作中。

4 结论

分析文官（三）水文站洪水期66 份实测流量资料,得到流速相关关系式为：V平均=0.6356×V代表+0.1987,R2=0.9745,相关关系较好,且通过了适线检验,所推算出的相关系数可作为经验系数,在高洪时期流量测验的情况下,将起点距90 m 垂线作为代表线,作为文官（三）水文站高洪时期流量应急测验方法使用。