螺山站水位流量关系变化的研究(1)
毕业论文
2014/4/1
摘要：本文根据1954至1999年间的16个高洪典型年的长系列实测水位流量资料，采用单值化水位流量关系曲线和非恒定流水位流量关系模型的比较对螺山站水位流量关系的变化进行分析。综合分析结果表明：下荆江系统裁弯后，螺山水位流量关系逐渐左移，同流量下水位逐渐抬高；螺山断面的泄流能力已发生显著变化。
关键词：非恒定流 水位流量关系 综合落差指数法 可比性 泄流能力 变化
1 前言
近年来，长江流域连续出现了大洪水，城陵矶上下河段，洪峰水位连年超历史纪录，在来水量小于1954年洪水来量的情况下，洪峰水位却大大高于1954年最高洪水位，其控制水文站—螺山水文站，1998年创下了34.95m（冻结吴淞基面，下同。）的历史最高水位记录，高出1954年最高水位1.78m之多，而洪峰流量却比1954年洪峰流量少11300m3/s。近几年螺山站洪峰水位、流量与1954年的情况详见表1
表1 螺山站近年洪峰水位、流量与1954年洪水的比较
注：表内水位为水文站实际观测值未作断面换算。
2 螺山附近河道概况和螺山站水位流量关系主要影响因素
2．1 螺山附近河道概况
螺山河段上段城螺河段长30.5km，沿岸受城陵矶、白螺矶～道人矶、杨林矶～龙头山以及螺山～鸭栏等天然节点控制，河床分汊，河道稳定。下段新堤河段，主要受下游赤壁山节点控制，但因节点间距离较长，对水流的控制作用较弱，水流出螺山后河道逐渐加宽，主流摆幅较大，河床多段呈散乱宽浅，为边滩、潜洲的发展创造了有利条件。自1994年实施界牌河段整治以来，边滩、新淤洲等成型淤积体淤高完整，河道趋向稳定。本河段的地理位置特殊，上接长江中游蜿蜒曲折的下荆江河段与洞庭湖出口的交汇处；下有陆水及长江第一大支流汉江入汇。洞庭湖的调蓄以及下游支流的涨落水流对该河段的水位流量关系有一定影响。尤其本世纪以来下荆江发生的几次自然和人工裁弯，河长缩短太多，加速三口萎缩，引起了江湖关系的调整和本河段水沙条件和河势的变化。
2.2 螺山水文站的基本特征
螺山水文站位于湖北洪湖市境内，控制流域面积1294911km2，中、高水位时河段顺直长约2km，测流断面呈w型，断面冲淤变化较大，主泓位置历年来有所摆动。该站水位流量关系主要受节点控制，螺山和鸭栏矶出露的基岩及下游30 km右岸赤壁山对该站水位流量关系起不同程度的控制作用。
螺山站历年水沙情况变化,见表2。
表2 螺山站水沙统计表
可以看出，1954年至1988年螺山站含沙量逐时段增加。下荆江裁弯后，含沙量增加值相对较大。
2.3 螺山站水位流量关系的主要影响因素
螺山站所处河段的地理位置决定了该站水位流量关系影响因素较为复杂。主要包括：a、断面和河段的冲淤变化及河势调整；b、洪水涨落率影响；c、下游堤防、洲滩变化及分洪和下游变动回水的顶托影响等。现就各因素的影响情况分述如下。
2.3.1 断面和河段冲淤
自1954年以来螺山站断面一直处于不稳定的变动之中。1954～1966年该站的水位～面积曲线呈左移趋势，1966～1976年变动不大，1976年以后左移趋势更加明显，至1986年淤积达到极点。1987年后开始冲刷，至1996年基本接近50～60年代状态，随后又呈现淤积状态。说明自下荆江裁弯以后，螺山河段淤积明显。从螺山断面的冲淤过程，可以初步推断荆江裁弯引起的江湖关系的调整和对下游河道的影响正在向螺山以下河段推进，螺山以下附近河段在今后一段时间内仍将以淤积为主。90年代城陵矶至螺山水位落差的减少以及螺山至龙口水位落差的增加，也从一个侧面说明了螺山至龙口河段内淤积发展的可能性。
2.3.2洪水涨落和回水顶托
历年螺山站中高水水位流量关系曲线均呈不规则的时序型绳套曲线，同一水位下流量差一般为20～30%，最大可达50%以上；在流量为50000m3/s时，水位变幅可达1～2m；当水位为33m时流量变幅为10000～15000 m3/s。造成这一现象的主要原因是洪水的涨落和下游回水的顶托。当洪水来源主要系洞庭湖来水时，因长江底水较低，洪水涨落影响较荆江来水要大；当上游来水与螺山以下区间洪水（如陆水、汉江以及螺山以下电排站排涝入江的水量）遭遇时，顶托影响加剧，从而使水面比降减少，流速降低，水位抬高。
根据50～90年代城陵矶（七里山）、螺山、龙口三站水位落差变化的分析，发现三站落差的变化呈现以下趋势：城陵矶～螺山河段，60年代与50年代比较逐渐增大，螺山站水位高于29m时增大幅度在０.２m左右，水位29m以下时增幅为0.15m左右；70～80年代与60年代比较水位29m以上基本一致，而水位29m以下增大约0.15m；90 年代较80年代减少约0.15m，与60年代相当。而螺山至龙口河段，50～80年代高水落差基本稳定，低水（水位29m以下）60～80年代较50年代有明显增大，平均增幅在0.20m以上；90年代各级水位均有偏大趋势，增幅为0.10m左右水面落差的这一变化趋势无疑对水位流量关系会产生影响。
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