爱华网1 概述 北河水文站2003年1月设立，为汉江支流北河的水文基本控制站，是国家重要水文要和中央报汛站，集水面积1160km2。测验河段较顺直，河床为沙、卵石组成，断面较稳定。基本水尺断面上游42ｍ处有一座公路桥，下游500m处有一急弯，对该站有良好的控制作用。该站洪水主要受上游暴雨的影响，上游潭口电站开闸泻洪形成，水位流量关系呈多条临时单一曲线。 Q～关系曲线法适用于河道窄深、断面稳定、高水糙率和比降变化不大的水文站水位～流量关系高水延长。本文试用该关系对北河站近6年中高水实测流量资料进行水位～流量关系单值化处理分析，对于开展站队结合、减少测验工作量、降低生产成本、实现水文巡测具有重要意义。 2 Q～关系曲线法基本原理 由水利学谢才公式可知： 式中：Q—流量；C—谢才系数；A—断面面积：R—水力半径，用平均水深代替；S—水面比降。 在中高水部分,近似为一常数K，天然河道一般可用代替水力半径R，即R≈，故上式可写成： 从以上关系式可知在同一水位下, 流量Q与成正比关系。河床冲刷时，增大，流量相应增大；河床淤积时，减小，流量也相应减小；河床稳定时，不变，流量也相应不变。 3 Q～关系曲线法在北河站的应用 北河站断面河道顺直、窄深、河床由沙、卵石组成，坡地平坦，断面稳定、高水糙率和比降变化不大，符合水位～流量关系的基本条件。通过2005-2010年的中高水流量资料分析，Q～关系曲线法点呈带状，能定单一曲线，若关系线误差能达到规范要求，实际生产中可用该单值关系来推流。 3.1建立Q～关系曲线 根据2005-2010年实测流量成果表,编制Q～关系计算表,根据计算成果,点绘Q～关系曲线图。 图1 北河站历年中高水Q～关系曲线图 历年中高水Q～关系曲线图，得出历年Q～关系为： 令y=Q，X= y=0.000000000595x4-0.000002215287x3+0.002811287053x2-0.610306592624x-3.320273042521 （式1） 3．2建立单值化后的水位～流量关系线 根据实测资料相应水位，采用式1，计算出不同水位下的单值化流量，建立水位～流量关系线。 图2 单值化后的水位～流量关系线 3．3点绘Z～关系曲线图 点绘Z～关系曲线图，其中Z为水位，可以了解测验断面冲淤变化趋势，见图3。 图3 历年中高水Z～关系图 2005-2010年， Z～关系明显变小并趋于稳定，该时期水位流量关系相对稳定。水位在86.00～88.00m即中水位到高水位之间的相同水位下，减小，流量也相应减小。 3．4测流断面变化分析 2005年“08.15”洪水过后～2010年断面逐年开始变化缓慢，每年第一河洪水后，断面局部虽有冲有淤，但总体冲淤变化不显著。Z～关系明显变小并趋于稳定，该时期水位流量关系相对稳定。2005年“08.15”洪水过后，测验断面右岸有局部冲刷现象，表现在起点距18.0m～40.0m处河床受洪水冲刷河床下切；主河槽在起点距5.0～182m处，采用水文缆道实测流量；当水位遇高水88.90以上时,断面出现漫滩,漫滩部分历年变化比较小，对水位流量关系影响不大。 4 单值化误差分析 定线误差分析,中高水系统误差均符合二、三类精度的水文站不大于2%的满足于《水文巡测规范》第4.3.1条的巡测规定；中高水随机不确定度均不符合二、三类精度的水文站不大于11%～14%的满足于《水文巡测规范》第4.3.2条的巡测规定。单值化流量与实测流量相对误差较大，主要集中在中水水位级，相对误差大于14%的点子站全部实测点的33%。 5．影响中高水水位～流量关系因素分析 5.1上游水电站的影响 北河站洪水主要受上游暴雨的影响，上游潭口电站开闸泻洪形成，电站发电机组属于河床式发电机，断面过水流量绝大部分时间受发电控制,水流波动大且不稳定，突升突降,变化频繁。洪水期，断面流量受到溢洪闸控制，溢洪闸全开启后，水流集中排出。 2.2断面受上下游人类活动的影响?????测流断面上游16m处有一座新店大桥，主河槽中布设有4个桥墩。主泓基本居中，由于受桥墩影响，流速横向分布与断面形状不相应，但流速横向分布曲线形状相应各水位级基本稳定，中、高水时右岸有逆流产生。下游由于生产生活和工业废水排放因素影响，导致河道水草大量生长，加上人工种植树木、经济作物生长等因素影响，测流断面下游过水断面糙率发生变化，糙率变大，对中低水水位流量影响较大。 2.3受断面冲淤和涨落水影响 分析2005-2010年大洪水过后实测水位流量关系均偏小分析发现，而本测流断面冲淤变化不大，面积变化不大，断面平均流速均偏小，说明下游断面有淤积现象变化影响；洪水波产生附加比降，涨水点偏右，落水点偏左，峰、谷点居中间。 6 结论 (1)北河站2005年5月开始在基上26m处流速仪测流断面采用水文缆道测流以来，受上游潭口电站发电以及来水来沙影响、公路桥等人工活动影响，测验河段不断变化，中高水水位流量关系较散乱，历年流量测验点子呈带状分布，自左右偏移不定，目前测验河段和测流断面尚未完全稳定。目前该站尚不具备流量单值化分析的条件，应待测验河段运行稳定后再进行流量单值化分析。
(2)从定线的角度来看，中高水单值化水位～流量关系线随机不确定度都超出规范的要求；中高水单值化流量与实测流量相对误差较大；从水量的角度来看，中高水单值化水位～流量关系线能够满足规范的要求。中高水历年综合线或当年单一线可以供我们今后分析参考。 （3）近期流量测验测次布置：根据水位与流量变化情况布置测次，以能满足水位流量关系整编定线、准确推算逐日流量和各种特征值；潭口电站正常发电期间，断面稳定，按照单一线布点；在中高水水位在相邻或相近水位级，断面流速和断面面积变化较小，水位流量关系相对稳定时，可适当减少测次；当水流情况发生明显变化，水位流量关系发生改变时，应实时增加测次。 参考文献 [1]长江水利委员会主编.水文资料整编规范.SL247—1999,中国水利水电出版社.2000 [2]张留柱，赵志贡，张法中 等编著.水文测验学.郑州：黄河水利出版社.2003.03
