施工期坝下游水位流量关系主要影响因素,水文学论文.docx

施工期坝下游水位流量关系主要影响因素,水文学论文工程专用水文站自 2018 年 3 月 9 日起开场收集水位、流量资料，流量采用流速仪法或走航式 ADCP 测验。水文站位于坝址下游约 2.4km 处右岸山前阶地，区间无支流汇入，测流断面位于两弯道之间，河流顺直长度约 1km,单式断面，河段控制条件良好。定线时段内工程处于大坝建设期，河水自坝上库区流经导流洞至下游河道。 2018 年 4 至 10 月水位流量关系点呈窄幅带状分布，不知足单一曲线定线要求，分析发现 8 月 6 日后水位流量关系点由稳定单一曲线逐步向右偏移，详细表现为一样水位下流量明显增大。4 至 10月实测水位流量关系点分布图见图 1.选择 2 次水位接近的实测流量资料进行分析，见表 1. 同水位级测验断面面积变化较小，略有冲刷。9 月 3 日断面平均流速与断面最大流速成果明显偏大，导致流量偏大 10%以上。 2 水位流量关系主要影响因素 影响水位流量关系的因素能够分为单次测验成果影响因素和河槽控制条件两个方面，分析其主要影响因素对水位流量关系定线合理性检查具有非常重要的意义。测验时段内引起水位流量发生不稳定变化的主要原因可能为： 1修改 ADCP 盲区参数影响实测流量成果。8 月 12 日起，变更ADCP 的盲区参数，由原来的 WF10 改为 WF25. 2下游回水顶托。水文站流量测验断面距河口 17.6km,干流水位上涨造成回水顶托现象，影响断面流量。 3断面冲淤变化。8 月初，测验河段出现较大洪水经过，8 月 6日，实测流量为 624m3/s,断面冲淤变化影响实测流量。 4工程施工活动影响。上下游围堰合龙后，坝上库区构成，改变了河道的天然形态，库区蓄水通过导流洞泄入下游河道，库区对洪水起到了一定的调蓄作用。导流洞下游一公里范围内，两岸及河槽中有大量工程开挖后构成的弃土、弃石，导致河水流态紊乱。洪水冲刷以及坝下游河床开挖、施工等，都会导致河段控制条件发生变化，进而影响水位流量关系。 2.1 修改 ADCP 盲区参数对实测流量的影响分析 断面流量采用 1200KHz ADCP GGA 形式测验，ADCP 上盲区参数直接影响断面实测部分流量，间接影响上盲区流量插补，进而影响断面总流量。8 月 12 日第 28 次流量开场，盲区参数由 WF10 改为 WF25. 瑞江 系列 1200KHz ADCP 命令参数列表如表 2. 9 月 3 日，在一样水位条件下，分别设置不同的盲区参数后进行流量比测，比照实测流量成果，见表 3,WF 改变后，ADCP 测得的流量值差异不同很小，WF 参数变更对实测流量无影响。 2.2 回水顶托影响分析 水文测验断面距下游出口 17.6km, 调查发现下游干流在 7、8、9三个月持续高水位，断面水位流量关系可能受下游干流回水顶托影响。 点绘水文站出口站出口上游 4km2018 年 6、7、8 三个月份的水位落差关系图两站基面不同，如此图 2.表示清楚同水位级 8 月份落差均比 6 月、7 月小，若水位流量关系受下游回水顶托影响，同一水位流量应减小，这与实际情况不符，考虑到测流断面距出口较远，且河道纵比降较大，能够断定测验断面不受回水顶托影响。 2.3 断面冲淤变化影响分析 测验断面位于山前阶地，砂质河床，河段比降较大，水流湍急。断面冲淤变化可能会对水位流量关系造成影响。 从 6 月 25 日至 9 月 27 日共 8 次 ADCP 实测流量原始资料中提取固定垂线水深数据，整理后绘制河底高程变化图，见图 3.表示清楚测验断面河床相对稳定，8 月 6 日洪峰经过时，右岸部分河床冲涮，但冲刷面积较小，河底高程变化最大处的变化量缺乏 0.5m,冲淤部分宽度大约 20m,冲刷面积为 10m2左右，仅为断面总面积的 4%,且49 月水位面积关系良好，见图 4,为单一关系。表示清楚断面冲於变化不是同水位流量发生变化的主要影响因素。 2.4 水电站施工活动影响分析 2.4.1 基本情况介绍 水电站大坝施工阶段库区水位抬升后通过导流洞流入下围堰下游河，原有的天然河道水力特性因工程施工而发生变化。导流洞入口上游为导流明渠，长约 480m,导流洞长 531m,为减缓导流洞流出的湍急水流对河道岸坡的冲刷，下游河道两岸均进行了抛石护岸，汛前导流洞出口顺水流方向有一道沙砾石弃土堆积而成的丁字坝，自导流洞出口右侧小角度向河心延伸约 60m,对导流洞流出的湍急水流起到一定的阻水消能作用，7 至 9 月共出现三次较大的洪水经过，见表 4.洪水通过前后丁坝形态发生明显变化，可能导致河段控制条件发生变化，进而影响水位流量关系。 2.4.2 河槽特性变化情况分析 天然河道非均匀流条件下，糙率是反映水流平面形态、河道水力因素、断面情况等综合影响的系数。分析所用流量数据采用 4 月13 日至 9 月 27 日水文站 40 次实测流量资料，水位采用测流平均时间对应的水文站基本水尺水位及导流洞出口断面水位。 根据曼宁公式： H 采用导流洞出口断面与水文站基本水尺断面水位之差，L采用设计值 3km,测验断面属于窄深式断面，最高水位时平均水深也不超过 5m,故水力半径 R 采用平均水深。 图 5 表示清楚 4 至 9 月一样水位条件下导流洞出口与水文站基本水尺断面间的落差有减小的趋势。 图 6 表示清楚 8 月 6 日后导流洞下游河槽糙率发生了明显变化，造成河槽糙率变小的原因能够确定为洪水对河槽的冲刷作用。由于洪水水流长时间冲刷导流洞出口下面河槽，导流洞出口处丁坝大部分冲毁，坝体冲毁后对导流洞泄水的阻力减小，消能作用减弱，洪水经过带走了河槽中对水流造成阻力的土石堆、建筑垃圾、弃土等，冲深了河床，水流愈加顺畅，相应表现为同水位河槽的糙率减小、流速增大，水位落差减小，在导流洞出口流量一样的情况下，水文站测验断面流速增大、水位降低，水文站断面同水位条件下流量增大。 3 结束语 通过成因分析发现工程施工活动是影响水位流量关系变化的主要因素，结合测验时段内水情特点最终定线方案为：以时间经过为根据确定两条临时曲线，8 月 6 日后随着水位的下降由原单一关系线逐步过渡到新的单一关系线，9 月中旬新单一曲线趋于稳定。 施工期水电站坝下游水文监测断面水位流量关系受多种因素的综合影响，一般情况关系较为复杂，对于断面冲淤变化较小、不受顶托影响的监测断面，影响水位流量关系的主要因素为工程施工活动，应根据工程施工进度及水情变化灵敏布置测次，控制水位流量关系的过渡变化，便于水情预报及整编推流。 以下为参考文献： 1GB50179-1993.河流流量测验规范S. 2SL337-2006.声学多普勒流量测验规范S. 3SL247-1999.水文资料整编规范S. 4袁世琼。天然河道的糟率计算J.水电站设计，1997.