水文站流量测验间测方案分析报告 本文关键词：水文站，分析报告，测验，流量，方案
水文站流量测验间测方案分析报告 本文简介：摘要：由于清江水系水体各河流的水位与流量关系受水利水电工程、沿岸植被、洪水涨落、断面冲淤变化等诸多复杂因素的影响，水文收集探索的各项水文特征值庞杂、繁琐、零散。为了更好的收集、分析清江水系水体的时空分布和变化规律，必须要对现有的水文资料标准化、规范化、数据化，必须要对现有的水文数据共享化、通用化、信
水文站流量测验间测方案分析报告 本文内容：
摘要：由于清江水系水体各河流的水位与流量关系受水利水电工程、沿岸植被、洪水涨落、断面冲淤变化等诸多复杂因素的影响，水文收集探索的各项水文特征值庞杂、繁琐、零散。为了更好的收集、分析清江水系水体的时空分布和变化规律，必须要对现有的水文资料标准化、规范化、数据化，必须要对现有的水文数据共享化、通用化、信息化，必须要提高水文传输的时效性、稳定性、连贯性，必须要提高水文的预见性、科学性、安全性。故而，采用合理的间测方案和巡测法是适宜的，能够不断满足社会发展对水文要求。文章就此展开分析。
关键词：恩施市；水文站；流量测验间测方案
清江是长江主要一级支流，位于长江南岸，是长江中游在湖北省境内仅次于汉水的第二大支流。它发源于湖北省恩施土家族苗族自治州利川市东北的齐岳山东麓龙洞沟，自西向东流经利川、恩施、建始、宣恩、巴东、长阳、枝城等7县市，全长423km，总落差1430m，流域面积16742km2，于枝城市注入长江。
1测站概况
恩施市水文站（以下简称恩施站）位于恩施市小渡船红旗大道2号，东经109°20′，北纬30°18′，控制流域面积2928km2，为清江上游控制站。控制流域面积2928km2，占流域总面积的17.5%。始建于1939年6月，由前汉江工程局在恩施东门渡设立并开始观测水位。1944年至1948年增测流量，解放前夕水位、流量暂时停测。1950年8月，由长委会中游工程局在原址恢复观测水位，1957年起交由湖北省水利厅，同年10月，站址上迁6km至小渡船。1958年增测流量，1959年开始泥沙观测和水样水质分析。雨量观测时间是1952～1955年及1960年至今。恩施站测验河段顺直，基上900m、基下700m处各有弯道约束，河床由粗砂、卵石构成，两岸为浆砌石坎，河道稳定，水位在414.80m以上左岸开始漫滩（目前滩地正在进行市政建设），基下130m处有一单跨拱桥，对中、高水起控制作用，主河槽在洪水期有局部冲淤变化。该站基线长75m，与断面夹角为90°，且仪器视线与断面最远点的夹角不小于30°。流速仪测流断面为U型单式断面，断面右岸有35m宽的沙滩，低水受下游浅滩控制，反映在Z～Q关系曲线随比降减小流量增大[1-2]。
2水位流量关系线变化规律
恩施站地处山区，洪水主要受上游流域降水影响。在该站已有的76年资料系列中，含有特大水年、大水年、小水年及特枯水年等各类型水位流量资料。其中实测洪峰流量在4000m3/s以上的特大洪水有1次，3000至4000m3/s的大洪水有5次，3000m3/s以下为一般性洪水和小洪水。在一次洪水过程中，洪量主要集中在24小时。平均而言，最大24小时洪量占最大72小时洪水总量的54%，几场大洪水的最大24小时洪量占最大72小时洪量的比例均在50%以上。年最大洪峰流量、年最大24、72小时洪量均在一次洪水过程中出现的机率不到60%，洪水峰量关系不好。计算的年最大24小时洪量Cv略小于年最大72小时洪量Cv。洪水峰、量年际间的变化不大，计算的洪峰及各时段洪量的Cv值均在0.34～0.36之间。将该站平均洪峰流量做35年滑动，不同时期滑动平均值对全系列洪峰流量相对误差变化在-0.3%～1.8%，随着系列的增长，其均值趋于稳定，具有较好的代表性。经分析并与雨量资料对照检查，确认恩施站所收集的水位流量关系样本具有较好的代表性，表现在历年的水位流量关系曲线形状上呈现出局部集中（见图1），故历年一致采用单一线法定线推流。
3资料选取
恩施站自建站以来，水文测验和资料整编均严格按照《河流流量测验规范》（GB50179-2015）和《水文资料整编规范》（SL247-2012）执行，技术标准统一，经上下游及单站合理性检查和各要素对照检查，收集的资料合理、真实，精度可靠，无遗留问题。且每年资料均经恩施州水文水资源勘测局复查，并参加全省水文资料复审、汇编、刊印，具备可靠性、一致性、代表性。该站建站以来实测最高水位420.64m（1989年7月11日，最大流量4300m3/s），最低水位407.99m（2001年10月7日，最小流量0.620m3/s），相应水位变幅为12.65m，但由于该站上游的大龙潭枢纽水库正式建成，并启用在2006年，故2006年后的数据才更具有代表性。本次采用2006年～2014年实测流量数据分析，相应水位变幅为10.08m（2008年7月22日，最高水位418.16m；2010年1月15日，最低水位408.08m），已控制历史洪水水位变幅的80%。
4断面分析
4.1断面年际变化采用2006年～2014年汛前实测大断面资料，进行断面年际冲淤变化分析[3]。根据每年实测的流速仪测流断面资料计算的面积曲线，查得同一水位的面积并取其平均值与每年进行比较。经分析：年际偏离9年的平均值，低水最大误差为-5.1%，中水最大误差为-1.6%，高水最大误差为-1.0%。符合《河流流量测验规范》（GB50179-2015）规定，即低水小于±6%，断面较稳定，中高水小于±3%，断面稳定。分析其原因，2008年、2009年因市政工程建设，右岸河道低水部分开挖。2010年后，断面趋于稳定。4.2断面年内变化经分析：断面年内冲淤变化值，低水最大误差为-1.6%，中水最大误差为±0.2%，高水最大误差为±0.1%，均小于±3%。符合《河流流量测验规范》（GB50179-2015）规定，即断面稳定。其变化规律为汛初汛中冲刷，汛末淤积，一般随洪水的大小而变，大洪水受冲，一般洪水受淤，年内冲淤变化大致相当。4.3分析方法根据恩施站水位流量关系线变化规律，通过选取2006年～2014年共9年连续的资料序列，制定水位流量关系线来推流，分析“点对线”的定线误差来控制允许误差范围。
5拟定水位流量关系线分析
5.1实测点距误差将2006年至2014年的实测流量关系点据与拟定的水位流量关系曲线检验[4]，其结果为：随机不确定度5.0%，系统误差-0.1%，符号检验、适线检验和偏离数值检验合格，符合《水文资料整编规范》（SL247-2012）表3.3.2-1条规定：一类精度的水文站单一曲线法的定线精度指标系统误差不大于1%，随机不确定度不大于8%的规定。5.2对拟定水位流量关系线误差以本次拟定的水位流量关系线与2006年～2014年的原水位流量关系线相对误差按下式计算。式中：Qi———原第i年水位流量关系线上的流量，m3/s；Qci———与Qi相对应的拟定水位流量关系线上的流量，m3/s；———线对线的流量相对误差，%。计算结果可知，低水最大相对误差-8.2%小于10%；中水最大相对误差-5.0%未超过5%，满足《水文巡测规范》（SL195-2015）表4.5.8条的规定。在水位414.00m时，高水最大偏差为2.9%；在414.05m时，2011年高水最大偏差超过3%最大限差。对照整个偏差计算表，可知仅2011年高水部分超过3%最大限差。5.3年径流量相对误差分析将2006年～2014年原整编计算的年径流量与本次拟定的水位流量关系线推求的年径流量按下式计算：式中：W———拟定水位流量关系线推求的年径流量；Wc—采用与推求W相应的原整编计算的水位流量关系关系线的年径流量；δw———W与Wc的相对误差。
6结论
通过对恩施站2006年～2014年的实测流量资料分析，拟定出水位流量关系线。拟定水位流量关系线经检验，随机不确定度为5.0%，系统误差为-0.1%，符合《水文资料整编规范》(SL247-2012)表3.3.2-1的规定：一类精度水文站单一线法的定线精度指标“系统误差小于等于±1%，随机不确定度小于等于8%”的规定。对分析年份单值化处理后的Z～Q关系线逐年与拟定的Z～Q关系线进行误差计算，其相对误差（样本系列的均值）：低水为-8.2%；中水为-5.0%，符合《水文巡测规范》(SL195-2015)4.5.8的规定“一类精度的水文站低水≤10%，中水≤5%”。经计算，采用拟定水位流量关系线推流，年径流量相对误差未超过5%。通过以上分析可知，恩施站拟定的水位流量关系线满足《水文巡测规范》(SL195-2015)4.2.6.a)的规定，因此该站流量测验可实行间测，可实行停2～5年测一年。结论如下：1）若考虑2011年高水部分影响，恩施站水位在小于等于414.00m时，流量可以停测5年测一年，即自2017年起，流量测验停测5年至2021年，2022年检测流量一年，流量停测年份采用拟定的水位流量关系线推流。水位在414.00m以上部分，按测站特性布置测次，实测流量定线推流。2）若不考虑2011年高水部分影响，恩施站水位在小于等于418.16m时，流量可以停测5年检测一年，即自2017年起，流量测验停测5年至2021年，2022年检测流量一年，流量停测年份采用拟定的水位流量关系线推流。当水位大于418.16m时，按测站特性布置测次，实测流量定线推流。
参考文献：
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[2]高利伦.智慧分区流量测验方法在基本水文站的应用及研究[J].大坝与安全，2018(6)：71-74.
[3]马勇.走航式ADCP在兰州水文站的应用[J].山东工业技术，2018(23)：87.
[4]李梅芬.甘肃省多坝水文站流量测验探析[J].地下水，2018，40(4)：201+244.
作者：杨丹阳 张茂波 单位：恩施土家族苗族自治州水文水资源勘测局
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