冰峪沟站比降面积法推求洪峰流量

摘 要：比降面积法测流是根据测验河段实测的水位、断面等资料，用水力学公式计算河道瞬时流量的方法。可以在一定条件下使用，特别是在使用流速仪法和水面浮标法遇有困难时，更是一种有效的方法。文章采用比降面积法及时准确地推求出2012年暴雨洪水，为当地政府提供水情数据，为下游英那河水库提供了可靠的水文资料，为减轻洪水灾害保护人民生命财产做出了贡献。

关键词：糙率分析；比降面积法；分析计算

2012年整个辽宁省受10号台风“达维”影响，遭遇到了全省性的洪涝灾害。大连地区普降大暴雨，英那河流域更是遭受了百年不遇的特大暴雨。其中本站自8月3日凌晨2：24分开始降雨，到4日16：00分降雨量达到241mm，断面上游降雨量更大，最大点降雨量在南坎子站达到402.7mm，本站及断面以上流域更是遭受到了建站以来的最大洪水。我们在水文缆道设施不能使用的情况下，采用比降面积法及时准确地推求出冰峪沟水文站804洪水的洪峰流量及洪水过程，于8月4日测得本站最大洪峰流量1110m3/s。

1 测站概况

冰峪沟水文站是国家基本水文站，位于庄河市仙人洞镇英那河村姜家堡子，东经122°59′，北纬40°01′，集水面积240km2，黄海岸水系英那河，担负着辽东半岛中东部抗旱防汛情报的发送和水文水资源勘测的任务。本站观测项目有：水位、流量、泥沙、降水、冰情、水质、土壤墒情、水文{查等。负责向国家、松辽委及省、市防汛抗旱指挥机构报送雨水情信息。本站水系图见图1。

2 断面情况

本站测验河段顺直长约1000m，洪水主流居中、比降大、水流急、中水时水面宽约为75m，基上约10m处有一小河沟、汛期有水汇入，基下约1000m处有一急弯，基上约700m处是冰峪沟旅游区一拦河水坝，高水时水由坝上跑，断面控制良好。河底由中、小型河卵石组成，河床左岸为岩石，右岸草皮及小柳树。

3 分析的方法参数确定

流量是反映水利资源和江河湖库水量变化的基本资料。流量测验的目的是要取得天然河流及水利工程地区河道经调节控制后的各种径流资料。流量是水文站测验中最重要的数据之一，尤其是洪峰流量及其重要。通过洪峰流量的计算及预报可以及时地为下游地方政府部门提供可靠的依据，做出科学的预判及时调度，保证人民生命财产的安全。

3.1 比降面积法

比降面积法测流是根据测验河段实测的水位、断面等资料，用水力学公式计算河道瞬时流量的方法。它属于流速面积法的范畴，可以在一定条件下使用，特别是在使用流速仪法和水面浮标法遇有困难时，水位涨落变化急剧，引起过水面积、流量变化太大，不能保证测得流量的精度。更是一种有效的方法。特点是：经济、简便、安全、迅速、能及时测到瞬时流量。

3.2 参数的分析确定

3.2.1 糙率n的确定

糙率是表征河渠底部和岸壁影响河流阻力的各种因素的一个综合系数。水文站利用实测资料推求糙率是用曼宁公式计算糙率n值。

此公式计算简单使用方便，且精度较高。本站河道顺直，断面稳定，水位流量关系线为单一线，符合比降面积法的使用条件。并且有历年大洪水期间的流量测验资料，本文经过分析，通过基本断面水位与糙率建立关系线确定n值，见图2。由图2中可见，虽然受各种水力因素影响，但本站点子关系良好，代表性高，均匀分布于关系线两边。可以用关系线图查得糙率n值。

3.2.2 水道断面面积A、水力半径R的确定

本站采用汛前大断面图，直接查算各测次相应水位对应的断面面积A。

水力半径应是过水断面面积与湿周的比值。由于精算法计算湿周比较繁琐，一般都采用简算法。简算法适用于宽浅河道，本站属于宽浅河道，故在推求糙率时以平均水深代替水力半径R。

3.2.3 比降I的确定

水面比降，是指沿流向每单位水平距离的水面高程差。本站设上下两个比降断面，间距100m。

4 流量验证

把2012年的比降面积法测验计算出的流量，点绘在本站历年水位流量关系线上，实测点距和关系线拟合良好，无系统偏离，相对误差都在±8%以内（见表1），达到了规范的要求。说明选用的Z～n曲线是合理的，计算公式是正确的。用比降面积法测得的流量精度很高达到了整编及刊印的要求。

5 结束语

由误差统计分析可见，选用的Z～n曲线是合理的，其精度满足了比降面积法测流规范的要求。大洪水时期，应用比降面积法应急测流是可行的，同时又能保证洪水暴涨暴落及缆道故障时的流量抢测工作，又可以节约大量的人力物力，便于实行巡测及站队结合的发展。今后应加强对比降和糙率的观测研究工作，在实际工作中，要随时分析比降和糙率的变化规律，以减小流量测验误差。

参考文献

[1]SD174-85.比降-面积法测流规范[S].中华人民共和国水利电力部.

[2]水文测验实用手册[M].中国水利电力出版社.

作者简介：王连华，2006年毕业于河海大学水文与水资源专业，本科学历，现任辽宁省大连水文局冰峪沟水站站长。