陈河水文站代表垂线平均流速与断面平均流速关系分析.docx

1、陈河水文站代表垂线平均流速与断面平均流速关系分析董礼玮（陕西省西安水文水资源勘测局陕西西安710100）摘要以陈河水文站垂线平均流速、断面平均流逮实删资料为基础，建立爸线平均流速与断而平均流速相关关系曲线的方法，在定线精度检验的基础上，来确定施测断面平均流速的代表流速垂线，以简化施测断面平均流速的技术手段o采用代表垂线法施测断面平均流速，可将多条测速垂线简化至1条，故此实测断面平均流速的总历时可成倍缩短，这无疑保证了抢测洪水流量过程（尤其是峰谷转折点）的测验时机。即采用代表垂线法施测断面平均流速可达到即时控制洪水流量的剧烈变化过程和减轻测验劳动强度的目的。关键词陈河水文站；垂线平均流速;断面平

2、均流速;拟合公式中图分类号:TV133文献标识码:A1流域概况1.1河流及地形地貌黑河属秦岭北麓山溪性河流，发源于秦岭主峰太白山，流域内植被良好，为秦岭林区，森林覆盖率为46%。流域总面积2258km2,平均比降为8.77%。流域内较大支流由南向北分别为大蟒河、板房子河、虎豹河、王家河、田峪河等。流域内地势南高北低，自西南向东北倾斜，上游为秦岭山区，中游为秦岭山前洪积裙，下游为渭河一级阶地。属山溪性河流，洪水主要由暴雨形成,洪峰涨落急剧，沙峰一般与水峰相对应。含沙量小,水无污染,符合国家饮用水标准,是西安市城市水源地。1.2水利工程情况1999年在黑河北纬34。03,，东经108。13，处拦河

3、建成有效库容为1.75x103的黑河金盆水库水利枢纽，主要任务为向西安市城市供水及周边2.47xKTkm2灌区供水。本世纪初，流域内先后建成水力发电站两处。1.3设站及断面控制情况陈河水文站始建于1996年,设立初主要为黑河水库工程建设服务，属专用水文站,2005年纳入国家基本站网，成为基本水文站。地处陕西省西安市周至县陈河乡木江河村,地理位置为北纬33。5823”,东经108。0952”。集水面积1380km2,距河口里程53km,基本断面距金盆水库大坝约12.5km。测验河段顺直长度约为210m,断面呈“U”型。河床由卵、块石组成，右岸为山崖，左岸是石崖，高水控制好。主槽在左边,右边为滩地

4、。基本水尺断面下游200m有木江河支流汇入，在高库容和下游支流涨水时对测验河段水流有顶托影响。2流量测验、整编情况2.1流量测验陈河水文站自1996年设立至2006年，流量测验：低水涉水施测，中、高水中泓浮标施测。2006年6月建成一套半自动缆道测流系统，中、高水改用缆道施测。该流域洪水主要由暴雨形成，洪峰涨落急剧，涨峰尤为急剧，每分钟可达2m左右。加之流速大，高水漂浮物较多，无疑给抢测流量过程增加了人为的测验困难。因此，想找到一种比较简单的，适合在陈河中高水环境下的实测替代方法，找出替代方法和正常步骤测流之间的关系。通过公式来计算，以方便测站人员在中高水流量测验中减少劳动强度，较好的完成工作

5、任务，并且可以更好的控制洪峰过程。2.2整编定线由于该站测验断面以下为黑河金盆水库，在高库容和下游支流涨水对测验河段水流顶托影响下，测验断面冲淤变化较大，全年采用连时序法、临时曲线法联合定线推流。该方法整编定线的基本原则：一是要求流量测次足够多，且分布合理。二是必须完整控制水位流量关系变化的转折点，不应出现缺测、漏测。三是保证单次流量测验精度。若该站在水流涨落率剧烈影响下，依然采用常测法测验方案布控流量过程和峰谷转折点，受测速总历时制约，必然影响流量测次分布，降低定线推流精度。3垂线、断面平均流速关系分析为提高单次流量测验精度，缩短流速测验历时，适时控制流量涨落过程及峰谷转折点，本文共收集了该

6、站2014年,实测流量lOm/s以上的45次实测流量的断面平均流速，代表垂线（起点距30.0m处）平均流速实测资料（见表1）,水位变幅在601.42m604.74mo并据此进行测验断面简化流速垂线的分析。3.1简化流速垂线分析根据实测资料绘制垂线平均流速与断面平均流速的相关关系图（见图1）。得出起点距30.0m处的垂线平均流速与表1起点距30.0m垂线平均流速(V代)、断面平均流速(V断)实测数据施测号数基本水尺水位(m)流量(m3/s)断向面积(m适线检验（当a=0.05时,uy=l.64）心四5-1土皿因为uu（l_&）,适线检验合格。0.5vr)平均流速(m/s)30m垂线流速施测号数基

7、本水尺水位(m)流量(m3/s)断面面枳(m2)平均流速(m/s)30m垂线流速1601.7414.610.91.341.624603.5519771.82.743.5427915.2111.381.8125604.573991422.813.83602.0528.7201.441.9526604.794591602.873.6448599.344.52.232.7527603.7725088.42.833.915601.962316.21.422.01282517359.82.893.746602.236.322.91.592.229603.2216657.82.873.767601.892

8、2.413.81.622.0330604.63961442.753.8988520.213.41.511.8631603.7123180.12.883.99602.0831.519.71.61.9832602.5696.638.52.513.4610602.6477.638.62.012.5633603.38187642.923.911601.8421151.42.0134603.55209712.943.82129511147.52.342.88357924984.42.954.06135564.832.61.992.48361515354.72.83.47141032.722.21.471

9、.94377123780.42.953.82155563.432.51.952.48383317761.92.863.84168519.615.11.31.78396321774.12.933.6917602.5362.434.41.812.3640603.0714449.52.913.6118602.560.732.11.892.3741602.369.530.12.313.13192842.4251.72.4842601.7133.319.31.732.4820601.7616.912.61.341.7434220.612.31.672.2621602.4858.332.41.82.344

10、49453.124.72.152.5922602.0229.118.81.552.24455024.114.81.632.36238617.912.81.41.75表2流误差计算表施测流量(nf/s)30m垂线流速计算流量相对误差施测流量(m3/s)30m垂线流速计算流量相对误差号数(m/s)(m3/s)(%)号数(m/s)(m3/s)(%)114.61.613.2-9.47241973.54193-2.03215.21.8115.1-0.73253993.84092.5328.71.9529.62.99264593.64441-3.83499.32.7592.7-6.6272503.9126

11、24.795232.0124.77.3281733.74170-2.02636.32.238.25.19291663.76165-0.78722.42.0321.2-5.22303963.894257.21820.21.8618.9-6.49312313.92372.49931.51.9829.6-6.153296.63.461014.511077.62.5674.9-3.49331873.91891.1611212.0122.98.81342093.82206-1.65121112.88104-6.59352494.062604.31364.82.4861.3-5.44361533.4714

12、4-5.981432.71.9432.6-0.18372373.82233-1.781563.42.4861.1-3.65381773.841801.781619.61.7820.43.93392173.69207-4.51762.42.3661.5-1.4401443.61135-5.951860.72.3757.7-5.014169.53.1371.42.741942.42.484710.834233.32.4836.38.942016.91.716.2-3.944320.62.2621.12.272158.32.3457.5-1.444453.12.5948.5-8.692229.12.

13、2431.99.684524.12.3626.59.842317.91.7517-5.16ooooOooooO,432S1O新圃*均渔速/.y=0.7594x年份：测站编码：41107150曲线号：1序号施测号数水位（m）实测流量线上流量偏差P(%)P（n-P（平）4176603.77250262-4.58-4.9924.90428679249260-4.23-4.6421.534373604.57399409-2.44-2.858.12448060396425-6.82-7.2352.274575794594414.083.6713.47样本容量：N=45正号个数:26符号交换次数：17符号

14、检验：u=0.89允许：1.15（显著性水平a=0.25）合格适线检验：U=1.36允许:1.64（显著性水平a=0.05）合格偏离数值检验：ltl=0.51允许:1.67（显著性水平a=0.10）合格标准差：Se(%)=5.5随机不确定度（%）:11.0系统误差（%）:0.4陈河站三种检验及标准差计算表断面平均流速具有良好的关系，相关系数达0.98以上。平均流速相关关系式为：V断=0.7594V嶷所以，此垂线可作为施测断面平均流速的代表垂线。陈河站30m垂线平均流速与断面平均流速关系图比普=p/V（Pj-p）2/m（7i-l）=51，因为偏离数值p检验合格。3.4关系曲线拟合公式V断=0.7

15、594V垂线式中：V断断面平均流速，m/s;V秉线起点距30.0m处垂线平均流速,m/s。3.5公式适用范围采用起点距30m处代表垂线平均流速（V垂纹）适用条件如下：流速适用范围：1.6m/sWV垂线W4.06m/so（2）流量适用范围：14.6m3/sWQW459m12330a速(/)图1垂线平均流速与断面平均流速相关关系3.2关系线误差评定由定线误差评定表（表2）可以看出，实测点与关系线无明显系统偏离,45次实测流量和计算流量相对误差均不偏离10%。相对误差均值为-0.15%,符合单一曲线定线精度指标。3.3关系曲线三种检验（根据陈河站流量三类精度检验）三种检验及标准差按照水文资料整编规范有关公式进行计算，结果详见表3。由表3可以看出，三种检验及标准差计算结果均符合规范要求O（1）符号检验（当a=0.25时）止些也堕=08乳因为uu（1-吊2）则符号检验合格。0.5VF2偏离数值检