淺談水文資料整編合理性分析

白莉東

(陜西省水文水資源勘測(cè)局，陜西 西安 710068)

水文資料整編是水文計(jì)算的基礎(chǔ)工作，它的質(zhì)量直接影響防汛抗旱、水利工程建設(shè)、水資源管理、水環(huán)境保護(hù)以及與水有關(guān)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展等，因此必須保證水文資料整編成果質(zhì)量。合理性分析是提高水文資料整編成果質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，隨著水文資料整編全面實(shí)現(xiàn)電算化，數(shù)字性的錯(cuò)誤越來(lái)越少，合理性分析顯得越來(lái)越重要。合理性分析通常分為單站合理性分析和綜合合理性分析，通過(guò)合理性分析:一是可以發(fā)現(xiàn)整編成果中存在的問(wèn)題;二是可以對(duì)測(cè)驗(yàn)工作提出改進(jìn)措施;三是可以了解河道特性，加深對(duì)河流水文規(guī)律的認(rèn)識(shí)。從宏觀上保證了水文資料的可靠性、準(zhǔn)確性，大大地提高了水文資料整編成果質(zhì)量。

1 單站合理性分析

單站合理性分析是利用本站單項(xiàng)資料或幾項(xiàng)有關(guān)的資料來(lái)進(jìn)行的，它主要包括水位、流量、泥沙單站合理性分析檢查三個(gè)方面。

1.1 水位單站合理性分析

用逐時(shí)水位過(guò)程線進(jìn)行分析檢查。檢查水位變化的連續(xù)性，合理性，峰形是否正常，有無(wú)突變現(xiàn)象，年頭、年尾是否與前后年銜接等。當(dāng)上、下游有水工建筑物時(shí)，檢查水位的變化與其影響是否一致，譬如:石泉、安康站由于受上游水庫(kù)閘門開(kāi)啟關(guān)閉影響，水位過(guò)程線呈鋸齒狀，如果受回水影響，水位過(guò)程線則變化比較平緩。當(dāng)水位過(guò)程線出現(xiàn)不連續(xù)或反?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)深入調(diào)查、分析原因?？赡苁怯捎谒疁?zhǔn)點(diǎn)或水尺零點(diǎn)的變動(dòng)、觀測(cè)、記錄或計(jì)算的錯(cuò)誤，斷面遷移或換水尺等方面的錯(cuò)誤。應(yīng)查清原因，予以徹底的處理改正，以提高水文資料整編成果的準(zhǔn)確性。

1.2 流量單站合理性分析

絕大多數(shù)站歷年水位流量關(guān)系的變動(dòng)有一定的規(guī)律性，通常高水是受河槽控制，控制河段長(zhǎng)，各處沖於影響能互相抵償一部分，控制變動(dòng)不十分劇烈，因而水位流量關(guān)系曲線的趨勢(shì)也變動(dòng)不大，歷年高水曲線的趨勢(shì)大都一致，低水部分的變化是連續(xù)的，相鄰年份年頭年尾曲線應(yīng)該銜接或接近一致。這是單站合理性檢查的一個(gè)重要方法，用它可以發(fā)現(xiàn)測(cè)驗(yàn)和整編上的問(wèn)題，如1997年某站出現(xiàn)的年最大洪水使用浮標(biāo)測(cè)流，由于借用斷面不當(dāng)使高水關(guān)系曲線欠妥，改借用斷面后比較合理;2000年某站最大一次洪峰借用的斷面測(cè)量有誤，而形成水位流量關(guān)系曲線與歷年不一致，也是經(jīng)過(guò)歷年對(duì)照才發(fā)現(xiàn)測(cè)驗(yàn)的問(wèn)題。在實(shí)際工作中用這種方法發(fā)現(xiàn)和處理了許多問(wèn)題，但是絕不能機(jī)械使用，如某站2008年之前歷年水位流量關(guān)系曲線是反繩套，而2008年由于受水利工程的影響，線形變?yōu)檎K套，這不能說(shuō)明這個(gè)站水位流量關(guān)系曲線定錯(cuò)了，一定要從實(shí)際出發(fā)，不斷地了解和掌握河流特性，才能保證水文資料整編成果質(zhì)量。

流量過(guò)程線是合理性分析檢查的重要工具之一，它表現(xiàn)了流量隨時(shí)程的變化。河川徑流量的來(lái)源形式有三:一是槽雨，這部分降水直接或全部的變成徑流量，不過(guò)占水源很少;二是地表徑流，降水除去損失外，就產(chǎn)生地表徑流;三是地下徑流，是枯季長(zhǎng)期無(wú)雨河川流量的主要來(lái)源，即基流。流量過(guò)程線就是不斷變化著的地表徑流與地下徑流的綜合表現(xiàn)。過(guò)程線可分為上升、峰尖、下降三部分，上升部分是集流線，在時(shí)程上它是代表地表徑流從流域上游的最遠(yuǎn)處集中到測(cè)站所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，下降部分是遞減線，在時(shí)程上由地表徑流終止時(shí)間起到河道槽蓄消耗完時(shí)止，所經(jīng)過(guò)的時(shí)間;中間峰尖部分過(guò)程線的上升率和下降率都比較平緩，這部分恰恰介于集流線與遞減線之間，峰尖的頂點(diǎn)叫做峰頂。過(guò)程線的形狀受下墊面因素及降水的直接影響，在面積大、坡度平坦、土壤透水性強(qiáng)或植被良好的流域，流量過(guò)程線比較平緩，反之，在面積小、坡度陡、巖性地表或水土流失嚴(yán)重的流域，由于降水后，地面徑流匯集較快，流量過(guò)程線變化就比較劇烈。在降水方面對(duì)流量過(guò)程線的影響更是多方面的，當(dāng)這次降水滲透率穩(wěn)定以后，降水強(qiáng)度忽然加大，會(huì)使流量急劇上升，如果降水強(qiáng)度不變，降雨時(shí)間超過(guò)集流時(shí)間，則流量過(guò)程線形成平頂峰，但強(qiáng)度較大的雨很少能持續(xù)原來(lái)強(qiáng)度而超過(guò)集流時(shí)間的，所以洪峰通常是陡尖的。在同樣的情況下，降雨地點(diǎn)與時(shí)間愈不均勻，洪峰就愈瘦愈尖。另外，暴雨中心移動(dòng)方向如果與流向相同，流域上下游的地面徑流同時(shí)集中到測(cè)站的可能性大，流量過(guò)程線將是歷史短、洪峰高，如安康站“83.8”特大洪水就是暴雨中心移動(dòng)方向與流向相同，致使安康老城區(qū)基本毀于一旦;如果暴雨中心行進(jìn)方向逆著流向，在上游開(kāi)始降雨時(shí)，下游徑流或許已經(jīng)流過(guò)測(cè)站，這樣流量過(guò)程線歷史長(zhǎng)而洪峰較低，掌握了這些基本原理來(lái)檢查過(guò)程線，有助于發(fā)現(xiàn)一些不合理的現(xiàn)象，通常發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題是水位漏測(cè)起漲點(diǎn)或峰頂?shù)葴y(cè)驗(yàn)問(wèn)題，也可以發(fā)現(xiàn)水位流量關(guān)系曲線定線中存在的問(wèn)題。

1.3 泥沙的單站合理性分析

用歷年單斷沙關(guān)系曲線進(jìn)行對(duì)照分析檢查，其曲線的趨勢(shì)基本一致，且變化范圍不應(yīng)過(guò)大，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)查明原因。檢查是否因流域自然地理情況或本站水沙特性的改變而造成(如水土保持、墾荒、河段沖淤變化等)，還是測(cè)算錯(cuò)誤所引起。

繪制瞬時(shí)流量、含沙量、輸沙率過(guò)程線進(jìn)行對(duì)照分析，含沙量的變化與流量的變化常有一定的關(guān)系，可從歷年流量，含沙量資料的比較中，找出規(guī)律性，據(jù)以檢查本年資料的合理性。如有反常，應(yīng)查明是由于人為因素，還是由于洪水來(lái)源、暴雨特性，季節(jié)性等因素影響所造成。如:2003年某水文站5月至6月平水期從含沙量過(guò)程線上發(fā)現(xiàn)8:00至20:00這段時(shí)間有突變現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)與歷年含沙量過(guò)程線對(duì)照發(fā)現(xiàn)不相應(yīng)，最后通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)是上游采沙人為造成的。

2 綜合合理性分析

綜合合理性分析檢查是利用相鄰測(cè)站同一時(shí)期的同類資料來(lái)進(jìn)行的。綜合合理性分析檢查主要包括相鄰上下游站水沙量的合理性分析檢查和相鄰站及區(qū)域降水量面上對(duì)照檢查兩部分。

在進(jìn)行水量平衡時(shí)，要通過(guò)上下游干支流站進(jìn)行全面對(duì)照，通常洪水總量應(yīng)平衡，即來(lái)水量與河槽蓄水增量之差與出水量應(yīng)大致相等。通過(guò)水量平衡工作，不僅能發(fā)現(xiàn)資料整編中存在的較大的矛盾問(wèn)題，像突出的偏大偏小，系統(tǒng)錯(cuò)誤等，同時(shí)也可以由于發(fā)現(xiàn)一個(gè)矛盾，還能追出一系列的矛盾問(wèn)題來(lái)，這樣就能引導(dǎo)深入研究，使問(wèn)題得到徹底解決。在進(jìn)行沙量平衡時(shí)，如果出現(xiàn)某一區(qū)間沙量不平衡，一是要調(diào)查此區(qū)間上是否有水庫(kù)，使大部分泥沙淤積在水庫(kù)中;二是考慮是否受人類活動(dòng)影響，如人為大量挖沙取石，致使洪水時(shí)大量泥沙沿途沉淀及區(qū)間流速由上至下逐漸減小導(dǎo)致挾帶泥沙能力降低等因素造成的不平衡，通過(guò)此項(xiàng)工作不僅可以了解流域的特性，而且還可以了解水流沿河運(yùn)行的一般規(guī)律。

降水量區(qū)域面上對(duì)照分析檢查不僅可以發(fā)現(xiàn)雨量的缺測(cè)、合并以及偏大、偏小等，而且還能發(fā)現(xiàn)日期記錯(cuò)等現(xiàn)象。2005年我們通過(guò)全省年降水量等值線圖，發(fā)現(xiàn)陜南某委托雨量站年降水量明顯偏大，經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該委托雨量站的量桶損壞，觀測(cè)員用大碗代替量筒，來(lái)量取雨量造成的。

3 結(jié)語(yǔ)

合理性分析檢查對(duì)提高整編成果質(zhì)量有著十分重要的作用。通過(guò)合理性檢查一方面，可以消除資料錯(cuò)誤，指導(dǎo)測(cè)驗(yàn)工作與改進(jìn)整編方法，保障應(yīng)用與保存價(jià)值;另一方面，可以加深我們掌握河流特性，深化對(duì)河流水文規(guī)律認(rèn)識(shí)。

［1］(SL247－1999)水文資料整編規(guī)范.中華人民共和國(guó)水利部發(fā)布.

［2］(SL460－2009)水文年鑒匯編刊印規(guī)范.中華人民共和國(guó)水利部發(fā)布.