签警一羹一但域鲤巡一断面流量计算方法的商榷丁文昌(交通部科学研究院)我国水文站现行流量计算方法电力部水利司1975年颁发的抓定:按原水利”现行计算方法中流速都是按直线变化假定两条垂线间水深和如果不进行繁琐的高次“水文测验手册Q,河道断面流量系由各部分流量集合十1两条垂线之间的部分流量:而,插值则把水深和流速分布概化为折线形是最第n和第n1合适的概化图形根据水深和流速均沿河宽方计算公式为向(x方向)线性变化这一图式取一个部分ZQ,=f1V,(z)面积如图其左右端点分别是,x,x两垂线上:式中部分面积f由该部分面积两侧垂线水深的平均值与其间距离相乘而得f的流速分别为V2VZ水深分别为H:月:即:则这一部分面积上的流量为言2一丝吐卫生之上b2:2rQ‘一该部分面积上的平均流速为两垂线平均流速的算术平均值丁HVdx即垂蟋,均班.}V*z一V+V对靠岸边或靠死水区的第一块面积的平均流速为“:V。,一aV,值一般为01匕一厂7部分面积及其相应采用的流速如图所示荤笃轰轰轰重线平均邃魂魂卜l}I告;令f:门一图2由于水深和流速都是线性分布HV(故(x一x,不工二口习火)~H,十HXZZ一H一Xl,)}—卜()一V,十VXZ:一Vl匕一X(X一X所以部分流量为:吕点肠深}水1_一,汽与1八垂绷阅巨一哪分妇权一落下万下不万1H,I.合卜从一一;下}一二万{砚喻晰争卷喻沙叫}{卜一Q一!LH:十1X:一Hl,Z““一X(x一X州川xd‘八十V不互砰()。V,Z一Vx一lxZ)如全断面布置饥条垂线Q~万Q~则由积分得Q:‘=万V,f计算全断面流量这就是现行的计算方法音l(。vH音+:(x:一x::+“v+ZV,)l式中量为:x:一x即该部分面积的宽度故部分流上面分析中指出的误差是与水深和流速两个因素的变化有关的~1‘水深和流速中有一个因叼一万+「。且L,v,+nZv,素在部分面积中是常量,则(1)式(2)式(3)式计算的结果相同没有这种误差而洲罗音Z(二vI2+。VZ)}Z,(2水深和流速在两条垂线上都不相同(即在部分面积上都呈线性变化)时(11_厂且共甲花J‘v‘+且V,+1)式和(3)且万‘‘V,一月v,,式都会有误差速也大时线中两条垂线中水深大的垂线流而该部分面积中每单位宽度上的平均流量宽流量,即单(1)式计算的部分流量偏小并用q‘表示Q这样一bq;(3)式计算的部分流量偏大反之,两条垂(1)式、水深大的垂线上流速反小时全断面上各部分流量的总合就得到断面流量可以认为(2计算的部分流量偏大而(1,3)式计算的部分)式是概化为折线图形的断流量将偏小下在不同的水深和流速分布情况)式计算的部分流量面流量的准确表达式形式做一比较如下:由(1)式:按现行规定的第(2现把两种方法计算的部分流量化成相同的Q(:1与(达)式计算结果相比1其偏差用百分比表如表所示)一贵VZb:3H:,VV,,表]l1\\\\1+3H:由(2)式V:+3H(2)1+3H4Hb〔v,3HV2l:\\一\\从1…1】23,1。2。1QZ一责V:v,0Z33143一6一3一10252+714209+遵HV:+ZH,+ZHV]121一7一30++了2+345+145可以看到:与,(2)式比起来原部分流量计以致与同一垂3/3l23十135+300算中,对部分面积上左右两垂线水深和流速交33339151+1+135一13一32叉相乘的两项考虑的权重偏大12)1374514一3一6225一773线水深与流速自乘占了同样的权重(都是来了一定的误差计算方法学”020+14这样权重的偏差当然给部分流量的值带在这里还可以分析一下美国“应该说明对每一个部分面积用(1)式计算部分流量都存在大小不同或正或负的误差地质调查局(USGS)采用的另一种部分流量在美国林斯奈等著的而累积得到的断面流量中这些误差会工程水文有部分抵消论上讲践上看,使相对误差有所减小2但从理一书中Q、、引述了该局的计算方法并附有(3)还是用(2)式计算更为合理从实,计算格式和算例一该局公式为:在现在计算工具不断革新的条件下)式计算也完全可行冬2。仁。v+。1v1〕采用(而这样的改进一一”用(3)式来计算部分流量,同样以各部分流可以得到更准确的流量成果对上下游对照量总和作为断面流量_把这个公式也改写成与水量平衡来好处量质量检查以及资料使用部门都会带前面公式相比较的形式Q、‘、即V+6H,=下长121根据以上分析改用(2)式计算部分流一6Hb〔一‘“一一V]在整编资料中如能使用电子计算机当然2显而易见这个公式大大地加大了同一垂线上,是十分方便的表2对于基层站建议参考表流速与水深自乘所占的权重量成果的精度当然也会影响流中起点距,垂线水深垂线平均流速按垂线号填列对只测水深没有流速的垂线表2(单位垂线号l起点距!垂线水深!垂线平均流速问距白英尺/秒3}{单宽流量}部分流量”‘{}瓜蕊拐丁一万刀一一下一-!劣HV一一一下万一丁){}HV一一一}一一}H一V-{9一一一二…一下下万厂}。矛…于井井日创州万…习于于。卜代月C卜训计丁…{1}…}}!下填在-一……-应按直线内插得到该垂线位置的流速值相应垂线的垂线平均流速一格内Q栏中填本部分流量‘一}……{{}708可以由单宽流量q乘以并用圆括号宽度b得到面流量把各部分流量累加就得到了断括起来以资区别于实测流速栏对于垂线号是跨格的分面积号的HV间距和后面的几,就成为垂线之间的部即相邻间距栏填该部分面积的宽度二垂线的起点距之差HV栏是对应于垂线填本垂线上流速与水深的乘积1跨格的卜栏填上一垂线的水深与下一相邻垂线H,乡〔的流速之积V栏填上一垂线流速与下Il.二º¹ºº¹»留一相邻垂线水深的乘积如果以一条垂线的水,»一。八勿¼图3深为被乘数V,按图3所示顺序乘V卜V,把结果依次放在¹º»指示的空格中法然后再用下一个水深按同样顺序做乘(按同样顺序填入空格(用虚线指示¹要)贫)这样顺序计算可以提高效率:减少差现以美国林斯奈等著的四章习题4一1为例“工程水文学”第错单宽流量q栏中填本部分面积上的平均单q十按本法计算结果列于表2由表7082可知宽流量为按本法计算得到断面流量为根据同样原始资料0断面流量为7,一粤!口L。v+H*Iv十:立方英尺/秒按我国现行方法计算1立方英尺/4立1+月万戈v‘+n+‘犷,1秒;2按美国地质调查局方法计算结果是7J方英尺/秒