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1、山溪性河流糙率试验分析——以黄水沟水文站为例摘要河床糙率是水文计算、河道工程设计不可缺少的资料，在作洪水调查、水利工程设计、比降一面积法流量测验吋，糙率是宜接影响计算成果的重要参数。根据这一情况，有必要对黄水沟水文站的水面比降糙率进行试验分析，以利于正确选用参数，控制谋差，为高洪期及时、快捷测洪报汛，提高资料成果精度奠定基础。关键词山溪性河流;糙率;黄水沟水文站黄水沟水文站位于和静县西北部20km岀山口处，地理位置在东经86°14；北纬42°27；是黄水沟河流上唯一的控制站，也是流入焉耆盆地的主要河流2—。该河发源于中天山的天格尔山南坡，经过几十条一、二、三级支流汇集调蓄
2、,自北向南汇集于山口（即黄水沟水文站附近），流域面积4311km2,测站以上河氏110km,属山溪性河流［1］。该站1955年建站，分别于1994、1996、2000年发生了建站以来的3次特大洪水，测验河段最大断面流速8.33m/so高水期断面受桥墩的水内环流影响有明显的冲淤变化，但断面控制条件在一定时期内基木稳定，断面河床及流速横向分布人致相应。为了提高资料质量，满足高洪期测洪、报汛方案的需要，及时、快捷测流报汛，巴州水文水资源勘测局根据黄水沟水文站观测的水面比降资料进行了糙率试验分析。1资料与方法1」测验河段及比降水尺的设置该站断面河床由沙砾石组成，测验河断面顺直长约
3、100m。基本水尺断面与测流中断面和距5m,设置在三孔拱桥下游约40m的河段中央，断面河宽约50m。上、下比降水尺断面间距50m,分别设置在基木水尺断面上游30m和基本水尺断面下游20m,上、下比降水尺断面河宽约60m。测验河段两岸为人工护堤，河道在基下约80m,i左向右拐弯，且坡降大，水流急。1.2资料的选用糙率分析资料共35份，主要选用2007〜2008年主汛期实测的比降水位、流量资料;由于高水位级比降水位资料少,增加了2000、2005年主汛期大洪水流量控制在高水位级200m3/s以上的实测比降水位、流量资料⑵。2结果与分析2.1糙率分析计算根据同步观测的上、中、下
4、3个比降断面水位及实测的上、中、下比降断面河底高程及断面恒定流量进行分析，按《水文测验规范》中恒定非均匀流的糙率计算公式，计算出上、屮、下比降断而而积、水力半径、断而沿程系数、动能校正系数、河段糙率［3］。计算公式如下：n=AR2/3/QC{［AZ+(1-^)a(Vu2-VL2)/2g］/L}1/2AR2/3=(AuRu2/3+2AmRm2/3+ALRL2/3)/4式屮:QC为恒定流＞(m3/s);AZ为上下比降断面水位差(m);Vu、VL分别为上、下断面平均流速(m/s);L为上下比降断面间距(m);Au、Am、AL分别为上、中、卜•断面面积(m2);Ru、Rm、RL分
5、别为上、中、卜•断面水力半径(m);a动能校正系数M断而沿程系数;g重力加速度;n河道糙率。通过计算分析，绘出断面平均水深与糙率的关系(图1)。可以看出,该断面的相关平均水深与糙率的关系较好，符合山溪性河流糙率变化规律［4］。2.2流量验证校核计算根据预留的比降水位观测资料，按《水文测验规范》中恒定非均匀流的流量计算公式,将分析的水文要素值，代入公式屮进行流量计算，将计算的流量与整编流量进行对照分析，检查采用的糙率是否合适［5］。计算公式如下：QC=KSC1/2/{1-((1・g)ak2(1/AU2-l/AL2))/2gL}1/2K=(AuRu2/3+2AmRm2/3+A
6、LRL2/3)/4n式中:QC为恒定流*(m3/m);SC为河段水面比降丄为上下比降断面间距(m);K为河段平均输水率;Au、Am、AL为分别为上、中、下断面面积(m2);Ru、Rm、RL为分别为上、中、下断面水力半径(m);a为动能效正系数;g为断面沿程系数;g为重力加速度;n为河道糙率。通过恒定非均匀流的流量计算公式，计算出的流量与相关曲线流量对照检查(图2)。可以看出,93%累计频率的误差为±6,说明水位与糙率的关系较好，分析的糙率推求的流量较可靠［6］。3结语试验表明，山溪性河流，洪峰时漂浮物多，水位涨落率大，施测流量时间较长，为快捷测洪、报汛,提高资料精度，通过
7、对黄水沟河道糙率的分析，说明糙率与其他水文参数有较好的相关关系。在水位涨落急剧,流速仪法和水面浮标法施测有困难的情况卜•，为该站提供了比降一面积法的基木参数。4参考文献[1]中华人民共和国水利部.水文测验规范[M].南京:河海人学出版社,1994.[2]朱南华，王征.河流糙率计算及地形资料处理程序[J],水道港口,1984(3):20-23.[3]黄宽渊.河流糙率与水深关系的分析准则[J]•西南交通大学学报,1985(4):45-52.[4]谢斧海.新瞩阿勒泰山区河流糙率规律浅析[J].水资源与水工程学^,2007(3):10
