邢臺市柳林水文站設站年限分析

傅金成

(河北省邢臺水文水資源勘測局，河北邢臺054000)

水文站網是水文資料的收集系統(tǒng)，是由按一定技術標準，在一定流域內，適當數量水文站構成的，水文站按性質分為基本站、實驗站、專用站和輔助站，根據水文實驗研究或者其他科學研究的需要，可以設立水文實驗站。柳林水文站是河北省水文水資源勘測局1982設立的小面積徑流實驗站，該站于建站至2004年已有23年的觀測資料，該站設立的主要目的是在流域內累積暴雨洪水資料，探求該流域內產匯流關系在隨下墊面條件變化規(guī)律。通過設站年限檢驗，可以適時調整站網，對于已達設站目的的水文站可予以撤消，或轉移到其它地方增加水文站點，豐富水文站網，擴大資料收集范圍。進行設站年限檢驗十分必要。

1 測站基本情況

1.1 區(qū)域自然地理特性

柳林水文站位于東經114°21ˊ，北緯37°17ˊ。該站測驗斷面地處河北省邢臺市內丘縣柳林鎮(zhèn)柳林村，控制河段屬于海河流域子牙河水系小馬河，河源發(fā)源地太行山東側太子巖，流域自西高東低，流域面積57.4 km2，主河道長13.2 km，流域坡度30.9‰，流域寬度4.35 km。該站流域面積小，源短流急，洪水暴漲暴落。屬于季節(jié)性河流，洪水多發(fā)生在6～9月份，多數發(fā)生在7月下旬至8月上旬。本站為河北省丘陵區(qū)小面積徑流實驗站，流域內最高的太子巖主峰海拔1 141 m，流域出口斷面高程為130 m。斷面以上除個別的山丘不能耕種外，大部分作為農田耕種。主要作物有小麥、玉米、棉花、花生等，其中小麥、玉米種植面積較大，占總種植面積的80%左右。植被覆蓋率不高。土壤組成為黃土間紅土及沙土。

1.2 水文氣象特征

本站地處半干旱、半濕潤地區(qū)，屬于溫帶大陸性季風氣候區(qū)，季節(jié)變化分明，溫差較大。春季蒸發(fā)量大，降雨稀少;夏季受海洋性氣團及太行山地形的影響，炎熱多雨，降雨量集中;秋季為夏秋過度性季節(jié)，晴朗氣爽，降雨較少;冬季寒冷少雨雪，多北風。多年平均氣溫11.7～13.6℃，日照時數為2 600 h，多年平均降水量594.5 mm，多年平均徑流深80.7 mm，多年平均最大24 h降雨量92.5 mm，多年平均最大3日降水量135 mm，多年平均蒸發(fā)量1 045.5 mm，1996年實測最大洪峰流量570 m3/s，最大含沙量4.62 kg/m3。由于柳林水文站流域是季節(jié)性河流，徑流的年內以及年際變化均極大。

2 評價分析方法

2.1 抽樣誤差檢驗法

選用1982～2004年柳林水文站的單站年特征值，即:最高水位 Gmax、最低水位 Gmin、洪峰流量 Qmax、最小流量 Qmin、最大一個月徑流深Rmax月、最小一個月徑流深Rmin月和年徑流深R年共7組系列。

柳林水文站于1982年建站至2004年，由于本站設站已23年，小于25年，按間隔5年抽樣，即:5年、10年、15年、20年抽樣。取樣盡量包括從1982～2004年的各個時段，每種設站年限采取隨機抽樣法抽取5個樣本，取用隨機抽取的5個樣本的、Cv計值，計算其平均值作為柳林站設站年限的均值和離差系數Cv計。計算如下:

誤差設定標準:

柳林站設計年抽樣誤差檢驗成果表見表1。

表1 柳林站設計年抽樣誤差檢驗成果表

2.2 設計洪水和設計枯水檢驗法

從1982～2004年，共計23年系列水文資料的設計洪水計算在不同保證率(P=1%、2%、5%、10%)下的流量值(Q1%設、Q2%設、Q5%設、Q10%設)，以此流量值作為設計標準值。再計算不同設站年限的流量值(Q1%計、Q2%計、Q5%計、Q10%計)，與在不同保證率下的流量設計標準值比較，算出誤差。將算得誤差與技術標準設定的誤差標準進行比較，如果在規(guī)定的允許誤差范圍內，并以實測到20年一遇的洪峰流量，就說明該站采用設計洪水和設計枯水檢驗法檢驗已達到測站設站年限。反之，則未達到設站年限。

不同檢驗年限的抽樣方法與抽樣誤差檢驗法相同。按5年間隔抽樣，即:5年、10年、15年、20年抽樣。如果當誤差標準及實測保證率洪水標準為Qmax≤15%、Qmin≤20%，并已實測到20年一遇洪峰流量，就認為檢驗合格。柳林站設站年限設計洪水檢驗成果表見表2。

表2 柳林站設站年限設計洪水檢驗成果表

2.3 產匯流參數檢驗法

2.3.1 降雨徑流關系檢驗法

以實測資料反退降雨徑流關系，現(xiàn)以1982～2004年，共計23年歷次洪水的降雨、徑流資料為基礎，繪制降雨～徑流關系圖，算出合格率，以此作為標準。同時計算不同檢驗年限的降雨～徑流關系圖的合格率，合格率檢驗方法不同檢驗年限的劃分與抽樣誤差檢驗法和設計洪水、設計枯水檢驗法相類似，不同點為采用從2004年往前倒推的方法，當合格率接近時60%或大于60%時，所求的年限即為采用降雨徑流關系檢驗法檢驗的該站設站年限。

2.3.2 穩(wěn)定下滲率 fc檢驗

以柳林站1982～2004年間降雨徑流資料為基礎計算穩(wěn)定下滲率fc，再求得歷次暴雨洪水的穩(wěn)定下滲率23站年的平均值fc標，以穩(wěn)定下滲率的平均值fc標作為標準值。同時計算不同檢驗年限的歷次洪水穩(wěn)定下滲率的平均值fc計，當計算值fc計與標準值fc標接近或穩(wěn)定時，所得年限即為設站年限。

2.3.3 匯流參數m檢驗法

利用1982～2004年間降雨徑流資料，計算歷次洪水的匯流參數m，并點繪Q～m/F～m關系圖，在通過點群中心作一條標準關系曲線，計算其合格率，合格率大于60%時，求出穩(wěn)定的匯流參數m值。在大水次數較少的情況下，可以不再做長短系列匯流參數m值的比較。柳林站產匯流參數檢驗成果表見表3。

表3 柳林站產匯流參數檢驗成果表

3 結語

經過分析計算，采用抽樣誤差、設計洪水和枯水、產匯流參數分析計算成果符合設定條件要求，可以做撤站處理或精簡測驗作為一般的水位雨量站處理。柳林站設站年限檢驗綜合評定表見表4。

表4 站設站年限檢驗綜合評定表

［1］葉守澤.水文水利計算［M］.北京:中國水利水電出版社.1992.

［2］丁炳困.工程水文學［M］.北京:中國水利水電出版社.1991.

［3］SL 34－92.水文站網規(guī)劃技術導則［S］.

［4］GB50179－93.河流流量測驗規(guī)范［S］.

［5］SL247－1999.水文資料整編規(guī)范［S］.

［6］宋中海，安波.小流域產匯流參數分析計算邊界條件［J］.河北水利.2006，(7):37－37.

［7］呂振光.廣西巖溶地區(qū)水文特性及產匯流參數初步分析［J］.水文.1986，(5).

［8］趙人俊.降雨徑流流域模型中的水源劃分問題［J］.水文.1981，(3).

［9］包為民.水文預報［M］.北京:中國水利水電出版社.2006.

［10］繆韌.水文學原理［M］.北京:中國水利水電出版社.2007.