对水文测验过程中一些技术问题的探讨分析

对水文测验过程中一些技术问题的探讨分析

范旭峰

福建鸿鑫水电建筑工程有限公司福建省南平市353000

摘要：水文测验和水资源资料整编中，经常发现一些技术问题在水文测验规范和水文资料整编规范中，描述不十分清楚，每个专业技术人员对水文测验规范及水文资料整编规范中条文的理解能力理解角度不同，使认识得不到统一，其结果使水文测验和资料整编成果因人而异，根据对水文测验规范、水文资料整编规范理解，对测站水文测验和水文资料整编中所出现的技术问题做一探讨分析。

关键词：悬移质泥沙整编；近似法；水准点校测；高程自校系统

水位流量关系紊乱水力因素发生变化

1、悬移质输沙率资料整编中采用近似法原因探讨

多年来，有少数水文测站在年度水文资料整编中，悬移质泥沙、单断沙关系点据十分散乱，点据不呈带状分布，而呈团状分布，并且点据不依时间顺序呈系统性偏离，而是围绕单沙—断沙关系45°线两旁左右呈不规律的分布，无法定线。由于以上原因，使测站的悬移质泥沙推求断面平均含沙量的方法不能使用单一断沙关系法，只能使用近似法整编悬移质泥沙资料。使用近似法整编悬移质泥沙资料的精度不高，其结果相当粗糙。在新颁布的水文资料整编规范中不提倡使用近似法的原因是悬移质泥沙、单一断沙关系紊乱的根本原因有两点：一是采样器自身的缺陷造成采沙精度不高，二是在采沙过程中人为操作方法不当，造成所取得单断沙含量呼大呼小。这两点是悬移质泥沙资料整编中推沙方法使用近似法的根本原因。

悬移质泥沙在水体中分布，理论上应该是沿水体纵向泥沙粒径由小到大分层均匀分布的，泥沙颗粒存在于水分子空隙之间，但由于流水作用和流动水体受河床糙率影响，使得天然河道中断面内各点流速分布不同，从而造成同—横断面内水流挟沙能力的不同，所以使得天然河道水体中悬移质泥沙含量在断面内空间分布大体上呈：悬移质泥沙含量中弘大于水边，悬移质泥沙粒径河底大于水面。悬移质泥沙颗粒在天然河道水体中的运动轨迹，在顺直河段中随水流方向呈脉动式跳跃运动，在弯曲河段中逆水流方向从凹岸向凸岸运动。根据悬移质泥沙运动的特点，可以看出，在天然河道水体中，单一断沙关系线的斜率只于主流摆动和悬移质泥沙单沙取样位置有关，而与悬移质泥沙单一断沙关系点据不呈系统，关系紊乱无关。

近年来，测站现阶段一直使用的瓶式积深采样器，没有与横式采样器做平行对比观测，无法确定其采样效率，其外型大致为半纺槌型，迎水端基本采用流线造型，背水端为容器直径的横剖面，从流体力学原理来解释采样器本身的缺陷，本仪器尾部造成的涡流相对流体产生扰动现象局部水体发生不均匀流，反应在采取水样上，它不能真实代表实际水体挟沙能力。另外本类型采样器入水后容器内外压力不同，容器外压力大于容器内气压，由于器内气压作用不能使注入水流均匀进入容器而造成突然灌注现象。以上是采样器本身缺陷造成的悬移质泥沙单一断沙关系点据紊乱的仪器原因。河道水文测验规范明确规定：“采用瓶式积深法测取悬移质泥沙时，必须根据水深往返程均匀提放采样器”。由于每个人对规范的理解程度不同和取样人员操作技能水平参差不齐，从而造成取样时不能按规范所要求的那样去操作仪器，而是往返程不均匀提放采样器或将采样器长时间放置于某一位置或河底。以上是操作瓶式采样器工作人员，工作没按规范要求不尽责造成悬移质泥沙单一断沙关系点据紊乱的人为原因。

要想使用采用近似法的测站资料整编等级上台阶，必须对采样器进行改进，必须加强水文规范的培训学习，才能提高悬移质泥沙资料整编的质量。

2、对水准点“高程自校系统”的粗浅认识

中华人民共和国行业标准SL58-93《水文普通测量规范》第2.7.3条规定：“对水位精度要求较高的测站，基本水准点5年校测一次，其他测站10年校测一次”。同时2.7.4条第2款又规定；“当新测高程与原采用高程之差超过允许限差时，应通过高程自校系统，附近高程固定点联测或重复测量的方法，判定被校测的水准点发生变动时，可确定水准点新的高程。”按SL58-93的要求各水文测站汛前都要对水准点水尺零高进行了校测，校测计算后有关专业技术人员对SL58-93中“高程自校系统”的理解发生了分歧，有人理解“高程自校系统”为BMo-BM1-BM2-BMo往返进行三等水准测量，这样的的闭合环形水准线路为水准点校测的“高程自校系统”。而也有人理解“高程自校系统”为分别进行BMo-BM1，往返三等水准测量和BMo-BM2往返三等水准测量，这样的附合水准线路为水准点校测的“高程自校系统”。由于两种意见的分歧，通过对SL58-93水文普通测量规范的认真学习和理解认识后，认为两种方法的理解都正确，在水文测站断面地形比较复杂，并且各水准点之间相距较远、高程起伏较大时，后一种水准点校测方法较前一种方法简单。

3.水文测验是一项技术性工作，不能硬套规范条文，遇到具体问题，认真分析。

不稳定的水位流量关系影响因素较多，随其受主要影响因素不同，水位流量关系中测点分布也不相同，综合起来有以下6种形式表现：

（1）受冲淤影响水位流量关系。由于同水位的面积增大或减小是水位流量关系受到断面冲淤变化的影响。

（2）受变动回水影响的水位流量关系，由于受下游回水顶托影响，水位提高，比降减小，与不受回水顶托影响，同水位下的流量偏小。

（3）受洪水涨落影响的水位流量关系。受洪水涨落影响时，由于洪水波产生附加比降的影响，是洪水过程的流速与同水位下稳定流速相比，涨水时流速增大，流量也增大；落水时则相反。而涨水点偏右，落水点偏左，峰、谷点居中间。即我们常说的水位流量关系呈逆时针绳套曲线。

（4）受水生植物影响的水位流量关系。在水生植物生长期过水断面减小，糙率增大，水位流量关于点子逐渐左移；在水生植物表枯期，影响减小或消失，水位流量关系点子逐渐右移。

（5）受结冰影响的水位流量关系。水位流量关系曲线的左边，即同水位流量测点偏小。

（6）受混合因素影响的水位流量关系。在混合因素的影响下，随着其主导作用的某种因素的变化，其水位流量关系点子也随之变化。

（7）影响水位流量关系因素较多，不同的测站，测站控制条件不同，在不同的年份，不同的时期，不同的来水，来沙条件下各种影响因素的强弱，大小也不同，往往是不同的影响因素交叉且相互影响。

总之，在分析不稳定的水位流量关系的测点分布时，一定要对影响因素综合分析，找出其主导作用的影响因素，合理定线。

参考文献：

[1]蒋维山，董治理.《水文普通测量规范》中国水利，1993（12）.

[2]刘东生，陈松生，田中岳.《水文资料整编规范》中国水利水电，2012（1）.