长江下游南通段造床流量计算分析

储询

【摘要】在河道规划、设计中，造床流量是一个重要的参考参数。目前造床流量的计算公式使用较广的有3类，本文搜集了相关资料，依次用这三类方法一一带入，经过详细的比较分析，本文推荐采用马卡维耶夫法能够很好的满足计算要求，同时，本文在前人的研究基础上，用一些特征参量来描述造床流量，建立了快速拟合计算公式。

【关键词】河床变化；南通河段；洪水频率；拟合计算

1 造床流量主要计算方法分析

1.1马卡维耶夫法

马卡维耶夫通过河流综合作用来分析造床作用，即河床表面改变情况，在此思路下，马卡维耶夫提出了综合造床作用G的概念，并搜集了伏尔加河1922～1956年的实测数据，并通过大量分析得到了以下造床作用经验公式：

（式1）

其中， Q为河段流量；m是综合作用指数，由河段流量与输沙量的关系决定；P为该级流量的频率；J为水面比降。

1.2平滩流量法

我国学者窦国仁、韩其为等人认为对于冲积平原河流来说，根据多年观测经验，其造床作用最强的时候為河段水位漫过边滩时，因此将该时刻对应的流量，即平滩流量作为造床流量。

1.3频率法

我国河床演变分析专家钱宁先生根据多年治沙经验，认为造床流量可以用P=25%的洪水流量来表征。

2 南通河段造床流量实证分析

笔者搜集了南通河段毛家坪与浅沟子两个水位站多年来的实测数据，以此为基础，按照上述三种方法，详细计算该河段的造床流量。

2.1马卡维耶夫法

分别拟合毛家坪与浅沟子两个水位站的～曲线，根据两个水位站的计算关系，可分别得到对应的变指数为1.792与2.075。将相关数据代入式（1）中，分别得到这两个河段造床作用与各级流量的对应关系（图1）。

（a）毛家坪水位站 （b）浅沟子水位站

图1 研究水文站G～Q关系

从图1可看出，这两个水位站的造床流量分别为16 000 m3/s与17 000 m3/s。

2.2 平滩流量法

根据南通市水文测量中心所提供的数据，毛家坪漫过滩唇对应的平均流量为13 200 m3/s；浅沟子漫过滩唇对应的平均流量为15 700 m3/s。

2.3 频率分析法

根据笔者所搜集的南通河段流量数据，按照皮尔逊进行频率曲线进行水文频率计算，根据毛家坪与浅沟子两个水位站水文频率的计算结果，这两个水位站P=25%的洪水流量分别为17 200 m3/s和14 600 m3/s。

2.4 计算结果比较

根据前几节计算结果可以看出，各类方法计算结果略有差别，但差距范围不大，考虑到平滩流量法和频率分析法都有一定的经验误差，推荐使用原理性更强的马卡维耶夫计算法。

3 快速拟合计算法

张洪武认为河道河床的变化跟河段平均流量以及汛期流量关系较大，并提出了相应的造床流量计算经验公式：

（式2）

式中， 、分别为年均流量与汛期流量。

选择南通河段其余4个水位站，联合毛家坪与浅沟子，总计6个水位站进行计算，将相关数据代入回归分析求得式（4）中的系数，可得南通河段造床流量快速拟合计算式：

（式3）

将6个水位站造床流量的实际马卡维耶夫法计算结果与本文建立的拟合公式快速计算法计算结果对比绘于图2。从该图可看出，本文拟合的经验公式能较好的反应南通河段造床流量的实际情况，误差较小，趋势一致。

4 结论

本文依据南通河段相关实测数据，依次选择马卡维耶夫法、平滩流量法、频率分析法进行计算，根据计算结果以及各公式原理，推荐采用马卡维耶夫法。同时，本文根据张洪武研究理论，拟合了适用于南通河段的经验拟合公式，从拟合公式结果来看，该公式计算精度较高，能很好的反应南通河段实际的造床流量情况。

参考文献（Reference）

[1]金正越，杨兴菊.淮河中游河床演变与整治研究，造床流量和河相关系[R].蚌埠：安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院，1998.

[2]胡春宏，陈建国，郭庆超.塑造黄河下游中水河槽措施研究[R].中国水利水电科学研究院，2005.3.