梨园河肃南水文站水面流速系数分析.docx

1、梨园河肃南水文站水面流速系数分析孔霞（甘南省张掖水文水资源勘测局，甘肃张掖7340000）摘要：根据梨园河肃南水文站的实测资料，对该站水面流速系数进行了分析，不仅验证了水文测验规范（以下简称规范）中加定的一般情况下水面流速系数的取值范围，而且用经验公式进行了推算。关键词：梨园河;南南水文站;水面流速系数;试验分析中图分类号:P332.41概述水面流速系数是水文测验中常用的一个系数,在山溪性河流中尤为重要。由于山溪性河流中水深较小,所以应用频率较高。其次，由于山溪性河流的特性，涨落水历时短，给常规测验带来诸多不便，有时需要水面流速系数来弥补测验的不足。故水面流速系数的准确与否直接影响所测流最成果

2、的质量。河道断面某一垂线上流速的分布，正常天然河道为近河底处流速较小，自河底向上，流速增加较快，到达某一高度后流速较为均匀，根据水力学原理及实际测验表明，梨园河肃南站沿垂线流速分布特性符合对数流速分布曲线。畅流期进行河道流ft测验实测垂线流速时，精测法一般采用多点法，然后计算平均流速。当用铅鱼测深，有效水深较小时，只能实测水面流速。可见水面流速系数k,是一个水文测验中不可回避的参数。按规范规定，此系数应用五点法测速资料或其他加测水面流速的资料确定，没有资料时，可参考选用表1中所列的数值。为此，利用梨园河肃南站流母测验资料进行了水面流速系数分析，以确定该站水面流速系数。2肃南站水文特性肃南水文站

3、是内陆河流域黑河水系的一级支流，梨园河上的主要控制站，地处肃南县城东郊，东京99。38',北纬38。51'。1984年由上游干沟门水文站下迁5km,设立至今，测验项目齐全，属国家基本水文站。发源于青海省祁连山脉北麓的火石达坂，自西北流向东南，在白泉河流向急转，向东北流入黑河干流。梨园河主河道全长169km,自河源至南南水文站测验断面59km,测验断面以上流域面积1080km2,平均坡度3.6%,河流在肃南县城以上叫隆畅河，以下至梨园口称梨园河，出山口以下称大沙河。梨园河上游分东西两岔，东岔为大岔河,西岔为白泉河。肃南水文站以上1km处，左右两岸分别加入西柳沟、东柳沟，下游8km

4、处右岸有海鸭沟加入，三条沟均常年流水。洪水由冰川融水和降水形成，主要集中在汛期5-9月，占全年降水量的85.4%,主汛期6-8月，降水量占全年降水量的62.2%,11月-次年3月连续5个月降水量只占全年降水量的5.4%；降水量的年际变化相对较小,Cv值为0.19,多年平均降水量258.6mmo（采用1984-2008年肃南水文站实测资料统计，下同）。径流年内分配极不均»1水面流速系敷蛤值河床情况_（水流条件）水深（m）<11-5>5水流条件良好的平原河流（大、中河流）0.78-0.860.87-0.880.89-0.90水流条件较差（水草丛生、河道弯曲、乱石堆积、水流较急

5、）的大、中河流0.700.770.78-0.850.86-0.87水流条件不好（有水草、积水沙滩）的河流或河滩,水流湍急的山区河流0.70-0.790.800.8446.9C21.64K,=(>6=2L64i6=0.78匀，含沙量主要集中在洪水期(68月)，多年平均径流最1.5亿r,实测最大流量为187m3/s,(发生在1996年)年最小流最为0.23,(发生在1987年。)实测最大水深2.3m,实测最大流速6.3m/s,实测最大含沙量30.8kg/m多年平均降水最251mm,多年平均蒸发量1150mm。3水面流速系数Ki分析水面流速系数定义为：KfV/Voo式中：V。为垂线平均流速(用

6、0.6相对位置处流速代替);Voo为水面流速；K】为水面流速系数。3.1用加测水面流速的实测流资料流分析本次对比分析共测流量10份，其中测速点(0.6、0.0)78个，取水深大于0.3m以上，比测点28个(见表2),进行对比分析，水深小于0.3m以下考虑到水面流速近似于垂线平均流速，故未参加统计。根据表2数据计算的水面流速系数匕平均值为0.79o3.2用实测流量资料，采用经验公式推算水面流速系数K值K户&K户&(1)上两式中：£为水面流速系数;C为谢才系数；K为卡门参数;g为重力加速度，为9.81(m/s2)；n为河川糙率;R为平均水深(m)。(3)取用梨园河肃南水文

7、站1984年67号实测流量成果利用上述经验公式(1).(3)推算水面流速系数,1984年67号实测流量成果如下:&=0.68,/=0.0118,几=0.043,(>=46.9m7s,F=24.2m2oC乂=2164Fx/RT24.2VO8xO.O118,«2肃南站水面流速系数计鼻测点号水深(m)垂线平均流速V(m/8)水面流速V0.0(m/s)水面流速系数虹备注10.550.731.020.7220.501.071.200.8930.5!0.871.050.8340.461.191.670.7150.461.181.460.8160.401.4()2.240.6370.

8、411.231.430.8680.450.760.900.8490.450.510.740.69100.401.021.430.71110.401.131.350.84120.431.401.630.86130.401.411.730.82140.381.021.230.83150.400.720.920.78160.400.730.870.84170.340.420.490.86180.350.921.040.88续表2：测点号水深(m)垂线平均流速V(m/s)水面流速V0.0(m/8)水面流速系数虹备注190.370.921.200.77200.331.141.350.84210.381.

9、251.630.77220.361.301.770.73230.330.871.180.74240.500.680.940.72250.410.520.720.72260.421.251.400.89270.461.351.970.69280.421.311.630.80平均0.790.6.0.55；05图2肃南站河道垂线平均流速-水面流速关系图3.3水面流速系数和垂线水深关系探讨利用表2中水深和水面流速系数点绘关系图，见图1。从图中点据分布看出，水深和水面流速系数关系分布散乱，无法寻找变化规律。030.35040.450505506水深(m)图1肃南站河道垂线水深-水面流速系敷关系图3.4利

10、用回归分析法分析水面流速系数利用表2中垂线平均流速和水面流速点绘关系图，如图2所示。从图中点据分布看出，垂线平均流速和水面流速关系点据分布成一带状，经拟合呈直线关系，其关系式：Y=0.773X,相关系数夫2=0.8637。4结论1)通过对肃南水文站水面流速系数的分析，用水面流速系数比测资料算数平均法计算为0.79；用典型流地测验成果采用经验公式计算得水面流速系数为0.78；通过比测试验资料建立回归方程得到直线斜率(即：水面流速系数值)为0.773。综合以上分析认为，梨园河腐南水文站河道水面流速系数取用0.773比较科学合理。2)目前肃南水文站河道流量测验中，水面流速系数(经验值)取0.79较比测试验分析值偏大一些,但也在规范规定的取值范围之内。由于本次成果是在比测