梨園河肅南水文站水面流速系數(shù)分析.docx

1、梨園河肅南水文站水面流速系數(shù)分析孔霞（甘南省張掖水文水資源勘測(cè)局，甘肅張掖7340000）摘要：根據(jù)梨園河肅南水文站的實(shí)測(cè)資料，對(duì)該站水面流速系數(shù)進(jìn)行了分析，不僅驗(yàn)證了水文測(cè)驗(yàn)規(guī)范（以下簡(jiǎn)稱規(guī)范）中加定的一般情況下水面流速系數(shù)的取值范圍，而且用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了推算。關(guān)鍵詞：梨園河;南南水文站;水面流速系數(shù);試驗(yàn)分析中圖分類號(hào):P332.41概述水面流速系數(shù)是水文測(cè)驗(yàn)中常用的一個(gè)系數(shù),在山溪性河流中尤為重要。由于山溪性河流中水深較小,所以應(yīng)用頻率較高。其次，由于山溪性河流的特性，漲落水歷時(shí)短，給常規(guī)測(cè)驗(yàn)帶來(lái)諸多不便，有時(shí)需要水面流速系數(shù)來(lái)彌補(bǔ)測(cè)驗(yàn)的不足。故水面流速系數(shù)的準(zhǔn)確與否直接影響所測(cè)流最成果

2、的質(zhì)量。河道斷面某一垂線上流速的分布，正常天然河道為近河底處流速較小，自河底向上，流速增加較快，到達(dá)某一高度后流速較為均勻，根據(jù)水力學(xué)原理及實(shí)際測(cè)驗(yàn)表明，梨園河肅南站沿垂線流速分布特性符合對(duì)數(shù)流速分布曲線。暢流期進(jìn)行河道流ft測(cè)驗(yàn)實(shí)測(cè)垂線流速時(shí)，精測(cè)法一般采用多點(diǎn)法，然后計(jì)算平均流速。當(dāng)用鉛魚(yú)測(cè)深，有效水深較小時(shí)，只能實(shí)測(cè)水面流速。可見(jiàn)水面流速系數(shù)k,是一個(gè)水文測(cè)驗(yàn)中不可回避的參數(shù)。按規(guī)范規(guī)定，此系數(shù)應(yīng)用五點(diǎn)法測(cè)速資料或其他加測(cè)水面流速的資料確定，沒(méi)有資料時(shí)，可參考選用表1中所列的數(shù)值。為此，利用梨園河肅南站流母測(cè)驗(yàn)資料進(jìn)行了水面流速系數(shù)分析，以確定該站水面流速系數(shù)。2肅南站水文特性肅南水文站

3、是內(nèi)陸河流域黑河水系的一級(jí)支流，梨園河上的主要控制站，地處肅南縣城東郊，東京99。38',北緯38。51'。1984年由上游干溝門(mén)水文站下遷5km,設(shè)立至今，測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目齊全，屬國(guó)家基本水文站。發(fā)源于青海省祁連山脈北麓的火石達(dá)坂，自西北流向東南，在白泉河流向急轉(zhuǎn)，向東北流入黑河干流。梨園河主河道全長(zhǎng)169km,自河源至南南水文站測(cè)驗(yàn)斷面59km,測(cè)驗(yàn)斷面以上流域面積1080km2,平均坡度3.6%,河流在肅南縣城以上叫隆暢河，以下至梨園口稱梨園河，出山口以下稱大沙河。梨園河上游分東西兩岔，東岔為大岔河,西岔為白泉河。肅南水文站以上1km處，左右兩岸分別加入西柳溝、東柳溝，下游8km

4、處右岸有海鴨溝加入，三條溝均常年流水。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月連續(xù)5個(gè)月降水量只占全年降水量的5.4%；降水量的年際變化相對(duì)較小,Cv值為0.19,多年平均降水量258.6mmo（采用1984-2008年肅南水文站實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，下同）。徑流年內(nèi)分配極不均»1水面流速系敷蛤值河床情況_（水流條件）水深（m）<11-5>5水流條件良好的平原河流（大、中河流）0.78-0.860.87-0.880.89-0.90水流條件較差（水草叢生、河道彎曲、亂石堆積、水流較急

5、）的大、中河流0.700.770.78-0.850.86-0.87水流條件不好（有水草、積水沙灘）的河流或河灘,水流湍急的山區(qū)河流0.70-0.790.800.8446.9C21.64K,=(>6=2L64i6=0.78勻，含沙量主要集中在洪水期(68月)，多年平均徑流最1.5億r,實(shí)測(cè)最大流量為187m3/s,(發(fā)生在1996年)年最小流最為0.23,(發(fā)生在1987年。)實(shí)測(cè)最大水深2.3m,實(shí)測(cè)最大流速6.3m/s,實(shí)測(cè)最大含沙量30.8kg/m多年平均降水最251mm,多年平均蒸發(fā)量1150mm。3水面流速系數(shù)Ki分析水面流速系數(shù)定義為：KfV/Voo式中：V。為垂線平均流速(用

6、0.6相對(duì)位置處流速代替);Voo為水面流速；K】為水面流速系數(shù)。3.1用加測(cè)水面流速的實(shí)測(cè)流資料流分析本次對(duì)比分析共測(cè)流量10份，其中測(cè)速點(diǎn)(0.6、0.0)78個(gè)，取水深大于0.3m以上，比測(cè)點(diǎn)28個(gè)(見(jiàn)表2),進(jìn)行對(duì)比分析，水深小于0.3m以下考慮到水面流速近似于垂線平均流速，故未參加統(tǒng)計(jì)。根據(jù)表2數(shù)據(jù)計(jì)算的水面流速系數(shù)匕平均值為0.79o3.2用實(shí)測(cè)流量資料，采用經(jīng)驗(yàn)公式推算水面流速系數(shù)K值K戶&K戶&(1)上兩式中：£為水面流速系數(shù);C為謝才系數(shù)；K為卡門(mén)參數(shù);g為重力加速度，為9.81(m/s2)；n為河川糙率;R為平均水深(m)。(3)取用梨園河肅南水文

7、站1984年67號(hào)實(shí)測(cè)流量成果利用上述經(jīng)驗(yàn)公式(1).(3)推算水面流速系數(shù),1984年67號(hào)實(shí)測(cè)流量成果如下:&=0.68,/=0.0118,幾=0.043,(>=46.9m7s,F=24.2m2oC乂=2164Fx/RT24.2VO8xO.O118,«2肅南站水面流速系數(shù)計(jì)鼻測(cè)點(diǎn)號(hào)水深(m)垂線平均流速V(m/8)水面流速V0.0(m/s)水面流速系數(shù)虹備注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續(xù)表2：測(cè)點(diǎn)號(hào)水深(m)垂線平均流速V(m/s)水面流速V0.0(m/8)水面流速系數(shù)虹備注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圖2肅南站河道垂線平均流速-水面流速關(guān)系圖3.3水面流速系數(shù)和垂線水深關(guān)系探討利用表2中水深和水面流速系數(shù)點(diǎn)繪關(guān)系圖，見(jiàn)圖1。從圖中點(diǎn)據(jù)分布看出，水深和水面流速系數(shù)關(guān)系分布散亂，無(wú)法尋找變化規(guī)律。030.35040.450505506水深(m)圖1肅南站河道垂線水深-水面流速系敷關(guān)系圖3.4利

10、用回歸分析法分析水面流速系數(shù)利用表2中垂線平均流速和水面流速點(diǎn)繪關(guān)系圖，如圖2所示。從圖中點(diǎn)據(jù)分布看出，垂線平均流速和水面流速關(guān)系點(diǎn)據(jù)分布成一帶狀，經(jīng)擬合呈直線關(guān)系，其關(guān)系式：Y=0.773X,相關(guān)系數(shù)夫2=0.8637。4結(jié)論1)通過(guò)對(duì)肅南水文站水面流速系數(shù)的分析，用水面流速系數(shù)比測(cè)資料算數(shù)平均法計(jì)算為0.79；用典型流地測(cè)驗(yàn)成果采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得水面流速系數(shù)為0.78；通過(guò)比測(cè)試驗(yàn)資料建立回歸方程得到直線斜率(即：水面流速系數(shù)值)為0.773。綜合以上分析認(rèn)為，梨園河腐南水文站河道水面流速系數(shù)取用0.773比較科學(xué)合理。2)目前肅南水文站河道流量測(cè)驗(yàn)中，水面流速系數(shù)(經(jīng)驗(yàn)值)取0.79較比測(cè)試驗(yàn)分析值偏大一些,但也在規(guī)范規(guī)定的取值范圍之內(nèi)。由于本次成果是在比測(cè)