鄭杰（新疆伊犁水文勘測局新疆伊犁835800）

則克臺（北岸干渠）站流速垂線精簡分析

鄭杰
（新疆伊犁水文勘測局新疆伊犁835800）

則克臺（北岸干渠）站自設(shè)立以來，受渠首調(diào)閘影響，水位有時出現(xiàn)陡漲陡落現(xiàn)象，對流量測驗(yàn)精度造成一定影響，為了既能滿足流量測驗(yàn)精度，又能縮短測流歷時，提高流量測驗(yàn)的效率，則克臺（北岸干渠）站以精測法資料為基礎(chǔ)對流速垂線進(jìn)行精簡分析，以便對流速垂線精簡后的測驗(yàn)方案提供可靠的依據(jù)。

則克臺（北岸干渠）站；流速垂線；精簡分析

1　測站概況

鞏乃斯河發(fā)源于那拉提山，全長約220km，流域面積4123km2。在鞏乃斯河出山口以下約60km處建有則克臺（北岸干渠）。該渠是鞏乃斯河上的一個人工引水渠道，2012年建成，以灌溉和發(fā)電為主。渠首設(shè)有一閘門用于調(diào)節(jié)水位。則克臺（北岸干渠）站設(shè)立于2013年5月，測驗(yàn)斷面在渠首以下約2km處，地理位置：東經(jīng)83°15′，北緯43°31′，屬于國家二類流量站，省級重要水文站。

該站自設(shè)立以監(jiān)測到最高水位9.43m，受渠首調(diào)節(jié)影響，水位陡漲陡落，有時30min之內(nèi)水位漲落差可達(dá)0.50m或更多，而實(shí)測一份流量約30min，即便是按照（GB50179-93）《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》的要求，將測速歷時縮短至60s，一次測流過程也需15min～20min，這樣計算出來的平均水深，超過了該規(guī)范“一次測流過程的水位漲落差不超過平均水深的10%（小河20%）”的要求。

主要測驗(yàn)設(shè)備及測驗(yàn)方式

（1）水位測驗(yàn)設(shè)備有傾斜式鋼板水尺和YSCADA-1雷達(dá)水位計，水位計運(yùn)行良好時，每日人工校核一次，水位計出現(xiàn)故障時，采取人工加密測次。

（2）流量測驗(yàn)設(shè)備是ls25-1旋漿式流速儀，全年采用手持測深桿相對水深0.6一點(diǎn)法橋測。

（3）測深、測速垂線，采用直接量距法量測，固定不變。

2　測站特性

則克臺（北岸干渠）站，測驗(yàn)渠段順直，無橫比降，不受下游電站因調(diào)閘而造成的回水影響。由于水體中含沙量較小，渠底坡降較大，斷面一般不受沖淤變化影響，很穩(wěn)定，水位——流量關(guān)系良好，全年采用單一曲線法推流。干旱年份流經(jīng)該斷面的水量占同年鞏乃斯河水量的約60%，豐水年份占到約40%。

該站主汛期是4月～8月，其中4月～5月多為積雪性形成的洪水，6月～8月為降雨產(chǎn)生的洪水。受積雪性洪水影響，洪峰特性一般是，一日一峰，此時的洪水漲落符合其特性（漸變性、連續(xù)性、漲陡落緩的特性），洪峰過程也較長，測流時機(jī)較好掌握。4月～5月如連續(xù)幾日高溫，此時再遇一場大雨，就會有一場大洪水，6月～8月如遇降大雨或暴雨也會產(chǎn)生大洪水。發(fā)生洪水時，渠首閘門調(diào)閘較頻繁，此時，水位變化沒有其規(guī)律性，出現(xiàn)陡漲陡落現(xiàn)象，對流量測驗(yàn)精度影響很大，且測流時機(jī)也難以掌握。

測次分布。按照（SL247-1999）＜＜水文資料整編規(guī)范＞＞中“一年中流量測次的多少應(yīng)以滿足確定水位-流量關(guān)系曲線為原則，新設(shè)站可適當(dāng)增加”的規(guī)定，則克臺（北岸干渠）站，2013年每5日測一份流量，2014年每10日測一份流量，2015年每月測2份流量。水情變化較大時，隨時加測。測次分布能滿足該站定線要求。

3　測速垂線精簡分析

3.1水位級劃分

則克臺（北岸干渠）站高、中、低水位劃分如下：水位超過9.10m時為高水，8.10m～9.10m為中水，水位小于8.10m為低水。

3.2測深垂線與測速垂線的布設(shè)

《水文測驗(yàn)學(xué)》中測深垂線布設(shè)原則：測深垂線的布設(shè)應(yīng)以能掌握河床沿橫斷面變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，無大割大補(bǔ)情況。測速垂線的布設(shè)原則：測速垂線的布設(shè)應(yīng)能控制流速沿河床變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。從以上兩原則可得出：測速垂線與測深垂線有緊密的關(guān)系。結(jié)合則克臺（北岸干渠）站流量測驗(yàn)斷面屬于人工矩形斷面，渠底平坦沒有轉(zhuǎn)折變化這一實(shí)際情況。該站測深垂線與測速垂線應(yīng)重合且均勻分布。

3.3測速垂線精簡前的流量測驗(yàn)方案

則克臺（北岸干渠）站，測速垂線精簡分析前的流量測驗(yàn)方案是該站2013年5月建站時確定的，并報上級領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)批準(zhǔn)，具體測驗(yàn)方案如下：

（1）按精測法：測深、測速垂線選取9條，從流量測驗(yàn)斷面左岸零點(diǎn)算起，起點(diǎn)距分別為：1.0m，2.0m，3.0m，4.0m，5.0m，6.0m，7.0m，8.0m，9.0m。

（2）流量測驗(yàn)時的水深為手持測深桿人工直接觀讀。

（3）測速歷時一般為100s，水位變化較大時為60s。

（4）每條垂線采用相對水深0.6一點(diǎn)法測速。

3.4測流方案分析思路

測速垂線數(shù)量的多少直接影響單次流量測驗(yàn)成果的隨機(jī)不確定度和已定系統(tǒng)誤差，這就要求垂線應(yīng)能控制流速沿河床變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而則克臺（北岸干渠）站河段順直，流量測驗(yàn)斷面又為人工矩形，非常穩(wěn)定，Z、Q、A、V之間關(guān)系穩(wěn)定，因此，流速沿渠底橫向變化不大，這就給測速垂線精簡分析提供了必要的條件，分析主要是以精測法實(shí)測流量資料為基礎(chǔ)對簡測法測驗(yàn)垂線進(jìn)行科學(xué)、合理的調(diào)整，以達(dá)到保證流量測驗(yàn)精度，提高測報效率，減輕勞動量的目的。將原精測法方案的9條測速垂線調(diào)整為起點(diǎn)距1.0m、3.0m、5.0m、7.0m、9.0m，5條測速垂線。

3.5資料的選用

《水文測驗(yàn)學(xué)》規(guī)定：流速垂線精簡分析應(yīng)以高、中、低水位且均勻分布的不少于30份精測法實(shí)測流量資料進(jìn)行精簡分析。受則克臺（北岸干渠）站渠首調(diào)閘影響，該站自建站以來低水位很少出現(xiàn)，即便出現(xiàn)時間也很短，因此低水位的實(shí)測流量次數(shù)很少，現(xiàn)從2013年實(shí)測流量42份，2014年實(shí)測流量47份，2015年實(shí)測流量28份中，選中、高水位且均勻分布的30份實(shí)測流量資料。其中2013年10份，2014 年10份，2015年10份，以這些所選的精測法實(shí)測流量資料做該站的中、高水位測速垂線精簡分析。

3.6流速垂線精簡分析方法

（1）精簡相關(guān)性分析

圖1　流速相關(guān)分析圖

表1　則克臺（北岸干渠）站流量測驗(yàn)誤差計算統(tǒng)計表

從則克臺（北岸干渠）站，自建站以來兩年半的精測法實(shí)測流量資料中，選取中、高水位30份實(shí)測流量資料，按精簡后的測速垂線重新計算流量，計算出來的流量與精簡前的流量建立相關(guān)關(guān)系（圖1），做線性回歸分析。經(jīng)過分析得到以下結(jié)果：相關(guān)系數(shù)0.9996，測定系數(shù)0.9992，校正系數(shù)0.9992，三者數(shù)值接近1，說明相關(guān)性顯著，擬合度好。通過分析得到以下方程式Q精=1.0085Q簡+0.0051，充分說明測速垂線精簡后的流量精度較高，相關(guān)性分析通過。

（2）測驗(yàn)誤差分析

以測速垂線精簡前的高、中水位30份實(shí)測流量為近似真值，計算測速垂線精簡前、后流量的相對誤差，測速垂線精簡后每一份流量的隨機(jī)不確定度、已定系統(tǒng)誤差，累積頻率。計算結(jié)果見（表1），相對誤差-2. 2%～0.8%，系統(tǒng)誤差-0.5%，滿足《水文測驗(yàn)學(xué)》中，相對誤差±5%，系統(tǒng)誤差±1%的精度指標(biāo)，隨機(jī)不確定度在5.7%～5.0%之間，已定系統(tǒng)誤差-2.5%～-2.0%之間，滿足《水文測驗(yàn)學(xué)》中流速儀法單次流量機(jī)不確定度：中水不超過8%、高水不超過7%，已定系統(tǒng)誤差-2.5%～1%（二類流量精度站）的要求，±3%的累積頻率達(dá)到了100%，滿足《水文測驗(yàn)學(xué)》中75%的累積頻率不超過±3%的精度指標(biāo)。

4　結(jié)語

通過對則克臺（北岸干渠）站建站以來高、中水位30份實(shí)測流量的測速垂線精簡分析，得到以下結(jié)果

（1）精簡后的流量測驗(yàn)方案與精簡前的測驗(yàn)方案所計算出的流量相關(guān)系數(shù)接近1，高度擬合，精簡前后流量相關(guān)性分析通過。

（2）通過分析計算相對誤差、系統(tǒng)誤差、單次流量的隨機(jī)不確定度、已定系統(tǒng)誤差、累積頻率等各項指標(biāo)符合規(guī)范要求，說明精簡后的流量測驗(yàn)方案可行。

（3）水位小于8.11m時采用測速垂線精簡前的流量測驗(yàn)方案，水位達(dá)到8.11m時采用測速垂線調(diào)整后的流量測驗(yàn)方案。

（4）精簡方案既能保證流量測驗(yàn)精度，又能提高測驗(yàn)效率，簡便可行。陜西水利

［1］（GB50179-93）《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》［S］北京中國計劃出版社1993.

［2］（SL247-1999）《水文資料整編規(guī)范》［S］北京中國水利出版社1999.

（責(zé)任編輯：暢妮）

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