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【摘要】：根据国家发展委、水利部对2012～2013年度中小河流水文监测系统的安排，水利部下达给湖北省孝感市2012～2013年度建设任务为新建三汊、堰口等14个中小河流水文站。
孝感市中小河流众多、地形地貌复杂、暴雨洪水突发性强、防洪工程措施比较薄弱，必须建立非工程措施与工程措施相结合的防灾减灾体系，水文监测和预报预警作为重要的非工程措施，在监测预警、提前预报、防灾减灾等方面起着关键作用，加强全市中小河流水文监测能力建设非常迫切和需要，现以三汊水文站为例对中小河流水文站过水能力曲线进行分析。
【关键词】：三汊水文站；过水能力曲线；浅析
1、基本情况
三汊水文站位于湖北省孝感市孝南区三汊镇五一村，地处长江流域汈汊湖水系府澴河下段，流域集水面积239k㎡，观测项目：降水量、水位、流量，向省、市、县各级防汛主管部门报汛，属孝南水文局所辖。
三汊镇隶属于湖北省孝感市孝南区，位于孝南区东南部。东与祝站镇接壤，南与毛陈镇共水（王母湖），西与新铺镇交界，北与西河镇、杨店镇毗邻，东距武汉天河机场26km，西距孝感市中心12km。110省道、汉孝大道横贯本镇，京珠高速、汉十高速公路穿境而過。
该站测验河段位于府澴河下段，站房建于左岸堤防地段，作为新建巡测站建设，为孝感城区和武汉天河机场提供防汛安全支撑与保障。测验河段顺直，为单式河槽，宽浅式河道，中高水主槽宽度约90m，无岔流、串沟、逆流、水草等。
2、流量过水能力曲线分析
2.1 基本原理及方法
根据水力学原理可知，明渠均匀流时的水力坡度、水面坡度和河床坡度三者接近相等。虽然天然河道很难形成明渠均匀流，天然河道往往在较大的洪峰流量出现时刻，可以看成是恒定非均匀流。但对于某些河道顺直且断面变化不大的河段、人工整治的渠道，渠线较顺直，过水断面形状、尺寸及底坡在较长流程保持不变，且边界条件无显著变化，基本上能满足均匀流的条件，流量可按均匀流近似计算。流速、流量可采用曼宁公式计算，公式如下：
V=（1/n）R 2/3S1/2 （2.1-1）
Q=（1/n）AR 2/3S1/2 （2.1-2）
式中：V—断面平均流速；n—糙率，是综合反映管渠壁面粗糙情况对水流影响的一个系数，其值一般由实验数据测得，使用时也可查表选用；R—水力半径，通常采用平均水深代替；S—水面比降；A一断面面积。
2.2 测验河段实测大断面资料
为全面了解断面变化情况，通过测量获得测验河段实测大断面资料见下表2.2-1。
2.3 河床坡降推算
测验河段坡降计算是以河道断面的最低点高程来计算，河流坡降是由n个连续断面的高程Zi，及断面到下游断面距离Li计算得的，河道坡降通用公式如下：
S=[（z0+z1-z0-z0）*L1+（z1+z2-z0-z0）*L2+……+（zn-1+zn-z0-z0）*L
n]/（L1+L2+……+Ln）^2 （3-1）
式中：Z0—为河床基点高程；Z1、Z2、Z3…Zn—断面的高程；L1、L2、L3…L（n-1）—断面距离；S—河床坡降
2.4 过水能力曲线分析
过水能力曲线是一个断面根据测验河段的坡降和河床糙率组成情况，分析计算出的水位流量关系曲线，此关系曲线没有考虑流速在断面的纵向分布，也无法准确推算水面附加比降的实际值，只能凭经验在修正坡降。依据本站的测验河段及断面情况，结合附近基本站实测资料综合分析确定本站的糙率及河床坡降。
按以上所确定的水力因素值采用（2.1-1）、（2.1-2）公式计算流速、流量，并建立水位流量关系曲线。通过分析，可以得到一条采用分级糙率计算的水位～流量关系曲线。通过拟合得到三汊水文站水位～流量关系曲线计算公式：
Q = 0.1173Zi3 – 1.0007Zi2 – 57.062Zi+688.66
式中：Zi为水位，Q为流量。
三汊水文站水位～流量关系线节点见表2.4-1
表2.4-1 三汊水文站水位流量关系曲线表
水位（m） 流量（m3/s） 水位（m） 流量（m3/s） 水位（m） 流量（m3/s）
16.00 0.137 18.80 41.0 21.60 167
16.20 0.531 19.00 46.8 21.80 179
16.40 1.24 19.20 53.0 22.00 199
16.60 2.43 19.40 60.3 22.20 212
16.80 3.99 19.60 68.1 22.40 228
17.00 5.97 19.80 78.7 22.60 244
17.20 8.24 20.00 87.9 22.80 259
17.40 10.9 20.20 97.5 23.00 273
17.60 13.7 20.40 106 23.20 288
17.80 17.2 20.60 117 23.40 307
18.00 20.9 20.80 126 23.60 327
18.20 25.0 21.00 137 23.80 348
18.40 30.1 21.20 147
18.60 35.0 21.40 157
结语
经过以上分析可以得到三汊水文站过水能力曲线，为防汛预警提供了可靠的依据，对当地的防洪减灾有很大的现实意义，也为其他中小河流水文站过水能力曲线分析提供了借鉴。
【参考文献】：
[1]《水文资料整编规范》（SL247-2012）.
[2]《水文学原理》（中国水利水电出版社）.
[3]《水文测验实用手册》（中国水利水电出版社）.
孝感市中小河流众多、地形地貌复杂、暴雨洪水突发性强、防洪工程措施比较薄弱，必须建立非工程措施与工程措施相结合的防灾减灾体系，水文监测和预报预警作为重要的非工程措施，在监测预警、提前预报、防灾减灾等方面起着关键作用，加强全市中小河流水文监测能力建设非常迫切和需要，现以三汊水文站为例对中小河流水文站过水能力曲线进行分析。
【关键词】：三汊水文站；过水能力曲线；浅析
1、基本情况
三汊水文站位于湖北省孝感市孝南区三汊镇五一村，地处长江流域汈汊湖水系府澴河下段，流域集水面积239k㎡，观测项目：降水量、水位、流量，向省、市、县各级防汛主管部门报汛，属孝南水文局所辖。
三汊镇隶属于湖北省孝感市孝南区，位于孝南区东南部。东与祝站镇接壤，南与毛陈镇共水（王母湖），西与新铺镇交界，北与西河镇、杨店镇毗邻，东距武汉天河机场26km，西距孝感市中心12km。110省道、汉孝大道横贯本镇，京珠高速、汉十高速公路穿境而過。
该站测验河段位于府澴河下段，站房建于左岸堤防地段，作为新建巡测站建设，为孝感城区和武汉天河机场提供防汛安全支撑与保障。测验河段顺直，为单式河槽，宽浅式河道，中高水主槽宽度约90m，无岔流、串沟、逆流、水草等。
2、流量过水能力曲线分析
2.1 基本原理及方法
根据水力学原理可知，明渠均匀流时的水力坡度、水面坡度和河床坡度三者接近相等。虽然天然河道很难形成明渠均匀流，天然河道往往在较大的洪峰流量出现时刻，可以看成是恒定非均匀流。但对于某些河道顺直且断面变化不大的河段、人工整治的渠道，渠线较顺直，过水断面形状、尺寸及底坡在较长流程保持不变，且边界条件无显著变化，基本上能满足均匀流的条件，流量可按均匀流近似计算。流速、流量可采用曼宁公式计算，公式如下：
V=（1/n）R 2/3S1/2 （2.1-1）
Q=（1/n）AR 2/3S1/2 （2.1-2）
式中：V—断面平均流速；n—糙率，是综合反映管渠壁面粗糙情况对水流影响的一个系数，其值一般由实验数据测得，使用时也可查表选用；R—水力半径，通常采用平均水深代替；S—水面比降；A一断面面积。
2.2 测验河段实测大断面资料
为全面了解断面变化情况，通过测量获得测验河段实测大断面资料见下表2.2-1。
2.3 河床坡降推算
测验河段坡降计算是以河道断面的最低点高程来计算，河流坡降是由n个连续断面的高程Zi，及断面到下游断面距离Li计算得的，河道坡降通用公式如下：
S=[（z0+z1-z0-z0）*L1+（z1+z2-z0-z0）*L2+……+（zn-1+zn-z0-z0）*L
n]/（L1+L2+……+Ln）^2 （3-1）
式中：Z0—为河床基点高程；Z1、Z2、Z3…Zn—断面的高程；L1、L2、L3…L（n-1）—断面距离；S—河床坡降
2.4 过水能力曲线分析
过水能力曲线是一个断面根据测验河段的坡降和河床糙率组成情况，分析计算出的水位流量关系曲线，此关系曲线没有考虑流速在断面的纵向分布，也无法准确推算水面附加比降的实际值，只能凭经验在修正坡降。依据本站的测验河段及断面情况，结合附近基本站实测资料综合分析确定本站的糙率及河床坡降。
按以上所确定的水力因素值采用（2.1-1）、（2.1-2）公式计算流速、流量，并建立水位流量关系曲线。通过分析，可以得到一条采用分级糙率计算的水位～流量关系曲线。通过拟合得到三汊水文站水位～流量关系曲线计算公式：
Q = 0.1173Zi3 – 1.0007Zi2 – 57.062Zi+688.66
式中：Zi为水位，Q为流量。
三汊水文站水位～流量关系线节点见表2.4-1
表2.4-1 三汊水文站水位流量关系曲线表
水位（m） 流量（m3/s） 水位（m） 流量（m3/s） 水位（m） 流量（m3/s）
16.00 0.137 18.80 41.0 21.60 167
16.20 0.531 19.00 46.8 21.80 179
16.40 1.24 19.20 53.0 22.00 199
16.60 2.43 19.40 60.3 22.20 212
16.80 3.99 19.60 68.1 22.40 228
17.00 5.97 19.80 78.7 22.60 244
17.20 8.24 20.00 87.9 22.80 259
17.40 10.9 20.20 97.5 23.00 273
17.60 13.7 20.40 106 23.20 288
17.80 17.2 20.60 117 23.40 307
18.00 20.9 20.80 126 23.60 327
18.20 25.0 21.00 137 23.80 348
18.40 30.1 21.20 147
18.60 35.0 21.40 157
结语
经过以上分析可以得到三汊水文站过水能力曲线，为防汛预警提供了可靠的依据，对当地的防洪减灾有很大的现实意义，也为其他中小河流水文站过水能力曲线分析提供了借鉴。
【参考文献】：
[1]《水文资料整编规范》（SL247-2012）.
[2]《水文学原理》（中国水利水电出版社）.
[3]《水文测验实用手册》（中国水利水电出版社）.