测流技术试验研究

一、浮标系数试验研究

河北山区河流洪水时期水位涨落急剧，为了抢测洪水流量变化过程，用水面浮标法测流是主要的测洪手段，非常洪水用中泓浮标法测流亦很普遍。用浮标法测流，水面浮标流速系数的确定至关重要。新中国成立初期一般都采用经验浮标系数，其中均匀浮标系数采用0.85，中泓浮标系数采用0.6。从1955年以后各站开展了浮标系数的试验研究，从多数站的试验结果来看原经验浮标系数系统偏小5%～10%，而且均匀浮标系数和中泓浮标系数在一个测站上也不是一个常数，随着水位的变幅即流量的大小而有一定的变化。经过广大水文测站职工的努力探索，在60年代就有一部分测站，经过试验得到了适合本站水流特性的浮标系数。根据这些测站的试验分析成果发现，浮标系数主要与河道的宽深比、糙率、比降等因素有关，水流条件良好的大中河流和山区河道断面较顺直的窄深河道，一般比水流条件较差，湍急的山区宽浅河流的浮标系数要大一些。有的测站采用半经验半理论的浮标系数计算公式，根据实验出来的参数，用外延法推得大洪水的浮标系数，使用后也取得了较好成果。

二、水工建筑物测流研究

在50年代中期就有南运河捷地站、北运河牛牧屯、土门楼站，用流速仪法测流率定过闸的流量系数，建立以闸上游水位、闸门开启孔数和高度等因素与流量的关系曲线，此后只需观测水位和闸门开启孔数和高度等因素，便可以推算流量。50年代末期以来，在山区河道上大量兴建水库，平原河流上修建闸涵，水文测流断面相继为大坝及涵闸等水工建筑物所替代，河道水文站变为堰闸站的测站已占河北省总测站数的三分之一以上，因此十分需要对水工建筑物过流的流量系数进行率定，研究其变化规律，取得稳定的流量系数关系曲线，是解决堰闸站推算流量的关键。于是，大多数堰闸站开始注意积累资料，开展流量系数率定分析。

经过对泄水建筑物的流量系数率定工作，取得了大量的率定成果。从分析结果看，自由堰流的流量系数与水头的关系比较稳定，可建立较满意的关系曲线;孔流和淹没流的流量系数由于不计入行近流速水头，因此与有关水力因素的关系为复相关。有相当一部分站流量系数与水力因素的关系比较散乱，用单一线难以满足推流的精度要求。特别是一些过水流量变化幅度大，有关水力因素组合变化多的水工建筑物，其关系更为散乱。

为了分析其散乱原因，在60年代初期针对上下游水尺位置的代表性，观测精度等方面进行试验研究，但收效甚少。60年代中期“文化大革命”期间，张治怡等人在天津省水利厅设计院水工实验室，利用水工模型，结合水文测验的要求和特点，进行了大量实验工作，取得了流量变幅大、闸门启闭和流态多变的组合资料。经过分析发现现行的计算淹没流态的流量系数与水力因素的关系呈复相关函数关系，出现单值关系只是在一定条件下复相关函数的特例，从而提出加入“淹没系数”建立相关关系，可提高推流精度的结论。此项研究成果经过8年之久，于1973年写出“堰闸流量系数分析”，该成果在1978年省科学大会上，获中共河北省委员会、河北省革命委员会颁发的奖状。1991年杨宝恩根据原水工模型实验成果，对行近流速的影响进行分析论证，提出用图解法推求堰闸流量计算公式，改变流量系数的组成成分和计算公式的水力因素结构，寻求单一的流量系数关系曲线，取得较为满意的单值化处理效果。80年代末期大量引进量水建筑物国际标准，从已翻译过来的国际标准中看出，国外在80年初提供的资料和方法和河北省的研究是一致的，说明河北省的流量系数研究工作，早已与国际标准接轨。

三、冰期流量日周期变化的研究

50年代中期，就发现河流结冰期流量有日周期变化的特点，这一现象以张家口、承德地区的河流尤为明显。为了探求这一变化规律，张、承地区的测站职工昼夜监测冰期流量，取得大量日周期变化资料，进而分析出一日之中代表日平均流量的最佳测流时间，最后得出以较少的测次便可测得具有代表性流量的方法，大大提高了冰期流量的测验精度。在推流方法中，建立以气温为主要参数的相关关系，用于推求冰期的日平均流量，取得了较好效果。