1、水資源研究第34卷第2期（總第127期）2013年6月昭通市河流水面流速系數(shù)分析（云南省水文水資源局昭通分局，云南昭通567000）摘要：水面流速系數(shù)是河流流量測驗中的一個關(guān)鍵系數(shù)，通若根據(jù)河流情況取用經(jīng)驗值，不盡合理.常致使上下游水量不平衡。為進一步提高流量測驗精度，根據(jù)2003年至2008年昭通市區(qū)域內(nèi)各水文站收集的實測水面虛流量和常測法流量資料，對各水丈站水面液速系數(shù)進行了系統(tǒng)的分析，得到各站水面流速系數(shù)的分析成果。該成果將使昭通市的流量測驗特別是高洪流量測臉更準確，計算的水量更符合實際。關(guān)鍵詞：水面虛流量；水面流速系數(shù)；分析；昭通收稿日期：2013-02-2i作者簡介：孔雄斌，男，水文

2、工程師，主妥從亨水文測臉整編、水文水資源研究及應(yīng)用等工作。E-mail：kwbll81概述隨著科學技術(shù)的高速發(fā)展，各種高科技產(chǎn)品的投入使用，水文測驗條件得到了很大的改變，河流流質(zhì)測驗手段也越來越先進。然而，因儀器使用條件的限制，一些先進的測流設(shè)備并不能簡單地投入使用.流速儀法作為流量測驗的基礎(chǔ)方法，仍是水文站使用得最多最廣的一種流量測驗手段。洪水期高水流量測驗測取水深較為困難，無法按常測法施測流鼠，只能施測水面流速計算流量。在這一過程中，水面流速系數(shù)的取用就顯得非常關(guān)鍵。為進一步提高流魚資料精度，對2003-2008年昭通市區(qū)域內(nèi)各水文站收集的河流實測水面虛流At和常測法流扯資料，進行了分析，

3、獲得了各水文站水面流速系數(shù)成果，這些成果將使昭通市河流的流量測驗，特別是高洪流量測驗更準確，水嫩計算更符合實際。2水面流速系數(shù)分析此次研究收集f2003-2008年昭通市區(qū)域內(nèi)小河、豆沙關(guān)（二）、馬路村、牛街、曾口塘（二）、魚洞（五）、新華、洛甸河等8個基本水文站的水面流速系數(shù)比測資料，各站流址比測資料嚴格按照河流流量測驗加范XGB50179-93）要求進行，通過云南省水文水資源局組織的資料審查，精度是可靠的。除新華站不足30次，其余各站實測水面虛流最、常測法流量資料都在30次以上，港足規(guī)范對資料測次的要求。河流流域測驗規(guī)范第5.6.6條規(guī)定斷面平均水面流速系數(shù)的試驗，應(yīng)在選定的代表垂線上，用

4、流速儀施測垂線平均流速和水面流速，計算水面流速系數(shù)，通過關(guān)系曲線的轉(zhuǎn)換，即得斷面平均水面流速系數(shù)本次不用各垂線水面流速系數(shù)推求斷面平均水面流速系數(shù)，而是使用常測法各垂線平均流速計算的斷面流段和各垂線水面流速計算的斷面虛流量建立關(guān)系，直接推求斷面水面流速系數(shù)。各站水面流速系數(shù)分析采用常測法流量水面虛流量相關(guān)法、水位水面流速系數(shù)關(guān)系法進行.并對回歸方程進行顯著性檢驗和誤差分析，考慮比測資料水位的代表性和測站實際綜合分析確定各站使用的水面流速系數(shù)值。2.1流相關(guān)法2.1.1相關(guān)方程流髭相關(guān)法采用常測法流就與水面虛流量建立直線關(guān)系確定水面流速系數(shù)。且因為在正常情況下，水面虛流量為零時，常測法流量也為零

5、，所以在進行直線相關(guān)時其常數(shù)C應(yīng)設(shè)為零，故相關(guān)方程確定為：Q=k*q。（1）式中，K水為水面流速系數(shù);。為常測法流札m/；。為水面虛流量，m'/s。水面流速系數(shù)計算公式為：.£（。°-0）K*=上J（2）項。尸aI式中，Q°S為水面虛流量和均值，m'/”Q,、0為常測法流帔和均tf（,m3/s；n為樣本容雖。相關(guān)系數(shù)，計算公式為：-九。）（0-0）J/（Q。，&。）'/（。，-°尸2.1.2相關(guān)分析點繪各站常測法流域水面虛流址相關(guān)分析圖，小河、豆沙關(guān)（二）、牛街、浩甸河、新華站流量關(guān)系點密集，可通過點群重心確定相關(guān)線，求得

6、水面流速系數(shù)。馬路村、等口塘（二）、魚洞（五）站因關(guān)系點有偏離，水位水面流速系數(shù)法點據(jù)偏離更明顯，故綜合后根據(jù)不同水位（流速）級別分別確定相關(guān)線，分級確定水面流速系數(shù)。相關(guān)線示例見圖】2。010203040506070010203040506070GS.aL、«HSsIE圖2魚洞（五）站水面流速系敷相關(guān)分析2.2水位水面流速系數(shù)法水位水面流速系數(shù)法是根據(jù)各站水面流速系數(shù)比測時,水位和水面流速系數(shù)建立關(guān)系，分析繪制各級水位水面流速系數(shù)關(guān)系線，確定水面流速系數(shù)。此法直觀地反映了水面流速系數(shù)和比測水位在各水位級的變化情況，使水面流速系數(shù)取值更準確，高水外延使用范圍更合理；與流速相關(guān)法結(jié)合，

7、可以更好地確定水面流速系數(shù)。小河、豆沙關(guān)、牛街、洛甸河站水面流速系數(shù)變幅在0.80-0.90之間，馬路村站中高水在0.80-0.90之間，中低水在0.85-0.95之間；篝口塘站中高水在0.900.95之間，中低水在0.80-0.95之間；魚洞（五）站受電站放水和下游洋芋粉廠堵水影響，水面流速系數(shù)在0.75-0.90之間；新華站因斷面漫灘和分流影響，水面流速系數(shù)在0.70-0.95之間。水面流速系數(shù)關(guān)系線示例見圖34。2.3水面流速系數(shù)綜合分析2.3.1回歸方程的誤差分析回歸方程所確定的回歸線是與經(jīng)驗點據(jù)擬合最好（誤差最圖3洛甸河站水位水面流速系斂關(guān)系水的流速系數(shù)圖4魚洞（五）站水位水面流速系

8、敷關(guān)系小）的配合線，只反映兩變量間的平均關(guān)系，按此關(guān)系計算的回歸流量值和實際值之間存在著誤差。根據(jù)誤差理論，回歸線的誤差服從正態(tài)分布，誤差的大小實際取決于均方誤的大小,且回歸線的均方誤Sq不應(yīng)大于均債的15%。回歸線的均方誤S。計算公式為：統(tǒng)計結(jié)果表明，各站回歸線的均方誤Sq小于均值的15%。誤差分析結(jié)果見表1。2.3.2回歸方程的星著性檢驗根據(jù)相關(guān)方程（也稱為回歸方程）得到回歸斷面流愀系列,計算回歸方程的F檢驗統(tǒng)計量，取信度水平a=0.05,分布表求得滿足關(guān)系式P（F>Fa（l,n-2）=a的臨界值FJl.n-2）,如果F>FB（l,n-2）,回歸方程顯著；或計算相關(guān)系數(shù)臨界值，

9、.（.-）（也可查相關(guān)系數(shù)檢驗表得到），如果JIN'.p,且|r|N0.8,回歸方程顯著。F檢驗統(tǒng)計讖計算公式為：F=;（5）（n-2）£（Qj.祈尸I表1回歸方案顯著性檢驗及誤差分析站名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隊4.8430.75馬牌Q=0.85Qo.q5.3181239.190.6320.W6it19013.06蝕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隊0.663.36合格敬o.o4.3013906.00.4（M0.997隊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各站水面流速系敷綜合分析成果站名一水面流速系數(shù)-使用水位級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馬路村0.850.85/0.880.85低水實測水深牛街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及以下魚洞(五)0.850.890.891903.40m以上0.840.841903.40m及以下新華0.810.770.81取用原分析值式中，P為尸檢驗統(tǒng)計量；為回歸斷面流量，m'/s；Q,、0為常測法流量:和均值，m'/s。相關(guān)系數(shù)臨界值計算公式為：Fa(ltn-2)(n-2)+F.(l,n-2)式中，J.2>為相關(guān)系數(shù)臨界值；Fa(l,n-2)為F檢驗臨界值；

12、幾為樣本容量。統(tǒng)計結(jié)果表明，各站F>Fa(l,n-2),或|r|M且Ir|N0.8,回歸方程是顯著的。各站檢驗結(jié)果見表】。2.3.3水面流速系數(shù)取用綜合以上分析，考慮比測水位的代表性，結(jié)合測站實際情況綜合確定。各站水面流速系數(shù)綜合分析成果見表2。3存在問題受測流設(shè)備和測流歷時的限制,實測水面虛流量、常測法流量資料都分布于中低水，高水測點較少。比測水位變幅除新華站外均在1.52.4m之間，僅達到歷年水位變幅的一半，各站高水的水面流速系數(shù)基本上都是外延的，其值也就不可避免地還存在一定誤差，故各站今后有待于進一步補充高水區(qū)和受纜道限制低水區(qū)的實測水面流速系數(shù)比測資料，對水面流速系數(shù)值作進一步的

13、完善。4結(jié)語(1) 昭通市各水文站水面流速系數(shù)通過流量相關(guān)法和水位水面流速系數(shù)關(guān)系法分析，考慮了比測水位的代表性和水面流速系數(shù)在不同水位級的變化，回歸方程滿足F檢驗(或相關(guān)系數(shù)檢驗)，回歸線的均方誤均小于均值的15%,再結(jié)合測站實際情況綜合分析確定.成果更趨合理。(2) 8個水文站中，新華水文站因比測資料水位變幅小，僅0.54m,占其歷年水位變幅的12.6%,故認為本次分析成果代表性尚不夠，仍使用原分析系數(shù)0.81。其余各站比測水位變幅均在1.5-2.4m之間，是歷年水位變幅的一半，比測水位是有代表性的。(3) 實測水面流速系數(shù)分析完成并投入使用，必將使流量測驗特別是高洪流量更準確，計算的水度

14、更符合實際，這對昭通市合理充分利用水資源具有重要的意義。參考文獻：(1 河流流量測曲現(xiàn)范(SL59-93)S.(2 水丈資料整0規(guī)范(SL247-1999)S.(3 黃振平.水丈統(tǒng)計原理M.南京：河海大學出版社,2002.(上接第20頁)動態(tài)汛限水位按實時水情所需防洪庫容控制水庫水位。有利于水庫合理處理防洪與興利矛盾、提高水庫效益。動態(tài)汛限水位對水庫蓄泄給出的信號是明確的。如水庫水位處于其下方.則是安動態(tài)汛限水位按實時水情所需防洪庫容控制水庫水位。有利于水庫合理處理防洪與興利矛盾、提高水庫效益。動態(tài)汛限水位對水庫蓄泄給出的信號是明確的。如水庫水位處于其下方，則是安全的；如果接近或等于動態(tài)汛限水位，則應(yīng)按相應(yīng)泄燃下泄；如超過，則應(yīng)加大下泄，以策安全。所以，對于防洪，動態(tài)設(shè)計洪水-動態(tài)汛限水位是預警器，它隨時告知未來決策時段應(yīng)預留多大庫容；對興利，它是安全邊界，只要不超過它，就可放心操作。總之，不合理選用設(shè)計洪水使已建成水庫運用難以合理處理防洪與興利矛盾，也難以明顯提高興利效益。只有采用決策時段動態(tài)設(shè)計洪水，才能合理處理防洪與興利矛盾，才有可能實