昭通市河流水面流速系数分析.docx

1、水资源研究第34卷第2期（总第127期）2013年6月昭通市河流水面流速系数分析（云南省水文水资源局昭通分局，云南昭通567000）摘要：水面流速系数是河流流量测验中的一个关键系数，通若根据河流情况取用经验值，不尽合理.常致使上下游水量不平衡。为进一步提高流量测验精度，根据2003年至2008年昭通市区域内各水文站收集的实测水面虚流量和常测法流量资料，对各水丈站水面液速系数进行了系统的分析，得到各站水面流速系数的分析成果。该成果将使昭通市的流量测验特别是高洪流量测脸更准确，计算的水量更符合实际。关键词：水面虚流量；水面流速系数；分析；昭通收稿日期：2013-02-2i作者简介：孔雄斌，男，水文

2、工程师，主妥从亨水文测脸整编、水文水资源研究及应用等工作。E-mail：kwbll81概述随着科学技术的高速发展，各种高科技产品的投入使用，水文测验条件得到了很大的改变，河流流质测验手段也越来越先进。然而，因仪器使用条件的限制，一些先进的测流设备并不能简单地投入使用.流速仪法作为流量测验的基础方法，仍是水文站使用得最多最广的一种流量测验手段。洪水期高水流量测验测取水深较为困难，无法按常测法施测流鼠，只能施测水面流速计算流量。在这一过程中，水面流速系数的取用就显得非常关键。为进一步提高流鱼资料精度，对2003-2008年昭通市区域内各水文站收集的河流实测水面虚流At和常测法流扯资料，进行了分析，

3、获得了各水文站水面流速系数成果，这些成果将使昭通市河流的流量测验，特别是高洪流量测验更准确，水嫩计算更符合实际。2水面流速系数分析此次研究收集f2003-2008年昭通市区域内小河、豆沙关（二）、马路村、牛街、曾口塘（二）、鱼洞（五）、新华、洛甸河等8个基本水文站的水面流速系数比测资料，各站流址比测资料严格按照河流流量测验加范XGB50179-93）要求进行，通过云南省水文水资源局组织的资料审查，精度是可靠的。除新华站不足30次，其余各站实测水面虚流最、常测法流量资料都在30次以上，港足规范对资料测次的要求。河流流域测验规范第5.6.6条规定断面平均水面流速系数的试验，应在选定的代表垂线上，用

4、流速仪施测垂线平均流速和水面流速，计算水面流速系数，通过关系曲线的转换，即得断面平均水面流速系数本次不用各垂线水面流速系数推求断面平均水面流速系数，而是使用常测法各垂线平均流速计算的断面流段和各垂线水面流速计算的断面虚流量建立关系，直接推求断面水面流速系数。各站水面流速系数分析采用常测法流量水面虚流量相关法、水位水面流速系数关系法进行.并对回归方程进行显著性检验和误差分析，考虑比测资料水位的代表性和测站实际综合分析确定各站使用的水面流速系数值。2.1流相关法2.1.1相关方程流髭相关法采用常测法流就与水面虚流量建立直线关系确定水面流速系数。且因为在正常情况下，水面虚流量为零时，常测法流量也为零

5、，所以在进行直线相关时其常数C应设为零，故相关方程确定为：Q=k*q。（1）式中，K水为水面流速系数;。为常测法流札m/；。为水面虚流量，m'/s。水面流速系数计算公式为：.£（。°-0）K*=上J（2）项。尸aI式中，Q°S为水面虚流量和均值，m'/”Q,、0为常测法流帔和均tf（,m3/s；n为样本容虽。相关系数，计算公式为：-九。）（0-0）J/（Q。，&。）'/（。，-°尸2.1.2相关分析点绘各站常测法流域水面虚流址相关分析图，小河、豆沙关（二）、牛街、浩甸河、新华站流量关系点密集，可通过点群重心确定相关线，求得

6、水面流速系数。马路村、等口塘（二）、鱼洞（五）站因关系点有偏离，水位水面流速系数法点据偏离更明显，故综合后根据不同水位（流速）级别分别确定相关线，分级确定水面流速系数。相关线示例见图】2。010203040506070010203040506070GS.aL、«HSsIE图2鱼洞（五）站水面流速系敷相关分析2.2水位水面流速系数法水位水面流速系数法是根据各站水面流速系数比测时,水位和水面流速系数建立关系，分析绘制各级水位水面流速系数关系线，确定水面流速系数。此法直观地反映了水面流速系数和比测水位在各水位级的变化情况，使水面流速系数取值更准确，高水外延使用范围更合理；与流速相关法结合，

7、可以更好地确定水面流速系数。小河、豆沙关、牛街、洛甸河站水面流速系数变幅在0.80-0.90之间，马路村站中高水在0.80-0.90之间，中低水在0.85-0.95之间；篝口塘站中高水在0.900.95之间，中低水在0.80-0.95之间；鱼洞（五）站受电站放水和下游洋芋粉厂堵水影响，水面流速系数在0.75-0.90之间；新华站因断面漫滩和分流影响，水面流速系数在0.70-0.95之间。水面流速系数关系线示例见图34。2.3水面流速系数综合分析2.3.1回归方程的误差分析回归方程所确定的回归线是与经验点据拟合最好（误差最图3洛甸河站水位水面流速系敛关系水的流速系数图4鱼洞（五）站水位水面流速系

8、敷关系小）的配合线，只反映两变量间的平均关系，按此关系计算的回归流量值和实际值之间存在着误差。根据误差理论，回归线的误差服从正态分布，误差的大小实际取决于均方误的大小,且回归线的均方误Sq不应大于均债的15%。回归线的均方误S。计算公式为：统计结果表明，各站回归线的均方误Sq小于均值的15%。误差分析结果见表1。2.3.2回归方程的星著性检验根据相关方程（也称为回归方程）得到回归断面流愀系列,计算回归方程的F检验统计量，取信度水平a=0.05,分布表求得满足关系式P（F>Fa（l,n-2）=a的临界值FJl.n-2）,如果F>FB（l,n-2）,回归方程显著；或计算相关系数临界值，

9、.（.-）（也可查相关系数检验表得到），如果JIN'.p,且|r|N0.8,回归方程显著。F检验统计谶计算公式为：F=;（5）（n-2）£（Qj.祈尸I表1回归方案显著性检验及误差分析站名HAAS翱分新rF.r%0.150堵果Qi%。4.0989093.80.3120.99«10.5255.35的豆麻(二)QMQo.q4.4148781.10.4440.999队4.8430.75马牌Q=0.85Qo.q5.3181239.190.6320.W6it19013.06蚀Q=0.88Q°o4.38118*5.570.4330.9%21牯Q=0蝴,o4.16217

10、45.80.3440.999at2.4313.59合格Q，Wo.04.1687216.80.3441.0000.716.24舍格g（二）（HO.%。7.7091932.60.8110.999队0.663.36合格敬o.o4.3013906.00.4（M0.997队H（五）5地0.07.709497.40.8110.9%ai0.823.24合格5岬0。4.2251815.90.3740.991QFQao4.131532.70.3290.989a3.299.16合格衰2各站水面流速系敷综合分析成果站名一水面流速系数-使用水位级各注原值分析值取用值小河0.850.850.85豆沙美(二)0.850.

11、870.87马路村0.850.85/0.880.85低水实测水深牛街0.850.860.86洛旬河0.850.840.84管口增(二)0.850.930.931875.60m以上0.880.881875.60m及以下鱼洞(五)0.850.890.891903.40m以上0.840.841903.40m及以下新华0.810.770.81取用原分析值式中，P为尸检验统计量；为回归断面流量，m'/s；Q,、0为常测法流量:和均值，m'/s。相关系数临界值计算公式为：Fa(ltn-2)(n-2)+F.(l,n-2)式中，J.2>为相关系数临界值；Fa(l,n-2)为F检验临界值；

12、几为样本容量。统计结果表明，各站F>Fa(l,n-2),或|r|M且Ir|N0.8,回归方程是显著的。各站检验结果见表】。2.3.3水面流速系数取用综合以上分析，考虑比测水位的代表性，结合测站实际情况综合确定。各站水面流速系数综合分析成果见表2。3存在问题受测流设备和测流历时的限制,实测水面虚流量、常测法流量资料都分布于中低水，高水测点较少。比测水位变幅除新华站外均在1.52.4m之间，仅达到历年水位变幅的一半，各站高水的水面流速系数基本上都是外延的，其值也就不可避免地还存在一定误差，故各站今后有待于进一步补充高水区和受缆道限制低水区的实测水面流速系数比测资料，对水面流速系数值作进一步的

13、完善。4结语(1) 昭通市各水文站水面流速系数通过流量相关法和水位水面流速系数关系法分析，考虑了比测水位的代表性和水面流速系数在不同水位级的变化，回归方程满足F检验(或相关系数检验)，回归线的均方误均小于均值的15%,再结合测站实际情况综合分析确定.成果更趋合理。(2) 8个水文站中，新华水文站因比测资料水位变幅小，仅0.54m,占其历年水位变幅的12.6%,故认为本次分析成果代表性尚不够，仍使用原分析系数0.81。其余各站比测水位变幅均在1.5-2.4m之间，是历年水位变幅的一半，比测水位是有代表性的。(3) 实测水面流速系数分析完成并投入使用，必将使流量测验特别是高洪流量更准确，计算的水度

14、更符合实际，这对昭通市合理充分利用水资源具有重要的意义。参考文献：(1 河流流量测曲现范(SL59-93)S.(2 水丈资料整0规范(SL247-1999)S.(3 黄振平.水丈统计原理M.南京：河海大学出版社,2002.(上接第20页)动态汛限水位按实时水情所需防洪库容控制水库水位。有利于水库合理处理防洪与兴利矛盾、提高水库效益。动态汛限水位对水库蓄泄给出的信号是明确的。如水库水位处于其下方.则是安动态汛限水位按实时水情所需防洪库容控制水库水位。有利于水库合理处理防洪与兴利矛盾、提高水库效益。动态汛限水位对水库蓄泄给出的信号是明确的。如水库水位处于其下方，则是安全的；如果接近或等于动态汛限水位，则应按相应泄燃下泄；如超过，则应加大下泄，以策安全。所以，对于防洪，动态设计洪水-动态汛限水位是预警器，它随时告知未来决策时段应预留多大库容；对兴利，它是安全边界，只要不超过它，就可放心操作。总之，不合理选用设计洪水使已建成水库运用难以合理处理防洪与兴利矛盾，也难以明显提高兴利效益。只有采用决策时段动态设计洪水，才能合理处理防洪与兴利矛盾，才有可能实