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一、试验目的
洋河属山区性河流,洪水期水位涨落急剧,为了抢测洪峰流量变化过程,用水面浮标法测流是主要的测洪手段,因此,水面浮标系数的确定至关重要。响水堡水文站作为洋河的控制站,均匀浮标系数一直采用0.85。为了保证流量测验的精度,特别是高水位浮标法测流的精度,正确确定浮标系数,减少测验误差,根据中华人民共和国GB50179-93《河流流量测验规范》和测站任务书要求,对响水堡水文站均匀浮标系数进行试验分析。
二、测站及断面基本条件
响水堡水文站是永定河水系洋河控制站,位于河北省张家口市下花园区响水铺村南,控制面积14507km2。测验河段较顺直,测验断面变化受冲淤影响较大。右岸岸边为直立岩石,变化不大。左岸为砂壤土耕地,近几年来汛期逐年淤高,在测验河段下游左岸有高杆作物及柳树丛,起雍水作用。
三、浮标系数的试验
试验用浮标为高杆作物(高梁、玉米、葵花)秸杆捆扎而成的一字形圆柱体,直径约为10cm,长40cm。夜间浮标将一字形浮标扭开为十字形并扎棉球照明两种,浮标均为水面浮标。
试验用流速仪为经鉴定后在使用期的旋桨流速仪。
浮标行程为测验上、下断面,间距为160m。
依据《响水堡水文站测站任务书》水位分级,高水位、中水位、低水位分别为:557.20m、556.30m、556.10m。
根据《河流流量测验规范》,浮标系数的确定有以下三种方法:(1)水面浮标系数的比测试验法;(2)采用水位流量关系曲线分析浮标系数法;(3)采用水面流速系数的试验资料间接确定浮标系数法。响水堡站于1996年汛期用水面浮标系数的比测试验法,进行了浮标系数试验,为均匀浮标和流速仪同时对比测验,在高、中、低水期进行比测,并在各个水位级均匀分布。共进行浮标系数对比测验12次,采用105m处代表垂线进行浮标系数试验60次,各测次流速仪实测垂线平均流速与同位置浮标实测水面流速数据表(表略)。各次试验数据具有一定的代表性。
四、试验分析成果
根据上述试验资料,通过计算与分析点绘了流速仪实测垂线平均流速与同位置浮标实测水面流速关系图见图1,确定响水堡站均匀浮标系数为0.78。根据确定的浮标系数计算浮标流速误差并绘制相对误差累积频率曲线见图2、图3。从图2求得累积频率75%相对误差为±11.6%、累积频率90%相对误差为±14.5%,从图3求得系统误差2.5%。(图略)
五、结束语
用水面浮标系数的比测试验法,对响水堡站均匀浮标系数进行试验分析,试验在高、中、低水位进行,确定响水堡水文站均匀浮标系数为0.78,计算结果较《河流流量测验规范》精度要求虽然误差偏大,但洋河响水堡站为山区性河流,进行水面浮标系数的比测时尤其洪水期难度较大,因此,均匀浮标系数采用0.78是可行的,高水时使用应按照《河流流量测验规范》要求适当外延。
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