尚德水文站巡測(cè)方案可行性分析

金 泉

（隴南水文水資源勘測(cè)局，甘肅 成縣 742500）

尚德水文站巡測(cè)方案可行性分析

金 泉

（隴南水文水資源勘測(cè)局，甘肅 成縣 742500）

為了更好的利用人力資源，改變傳統(tǒng)的測(cè)驗(yàn)方式，按《水文巡測(cè)規(guī)范》對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的要求，進(jìn)行了測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目分析，最后得出了尚德水文站具備巡測(cè)方案的結(jié)論，為尚德水文站巡測(cè)提供了科學(xué)依據(jù)。

水位流量關(guān)系誤差；巡測(cè)；尚德水文站；輸沙率誤差

近年來(lái)，隨著全球氣候的變暖，大氣降水的循環(huán)過(guò)程也隨之發(fā)生了變化，甘肅省多條河流來(lái)水量逐年減少，時(shí)空分布極不均勻，水文工作的職能范圍不斷擴(kuò)大。另外，隨著中小河流項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)施，新建了許多雨量站、水位站、水文站，因此，測(cè)站和勘測(cè)局均顯得人員偏少、經(jīng)費(fèi)緊張。為了適應(yīng)新形勢(shì)下水文發(fā)展的需要，在滿足水文測(cè)驗(yàn)報(bào)汛規(guī)范和整編規(guī)范的前提下，改變測(cè)驗(yàn)方式，減少測(cè)站常駐人員，加強(qiáng)站隊(duì)結(jié)合，整合了人力資源，提高了工作效率，優(yōu)化測(cè)站及勘測(cè)局之間的人員配置，加強(qiáng)中小河流項(xiàng)目管理、拓寬水文行業(yè)服務(wù)領(lǐng)域的唯一出路。

1 尚德水文站基本情況

由于修建漢坪嘴電站，回水淹沒(méi)蒿坪水文站，于2004年經(jīng)甘肅省水文水資源勘測(cè)局批準(zhǔn)，由蒿坪水文站上遷18km重建而成。尚德水文站位于文縣尚德鎮(zhèn)水壩村，地理位置東經(jīng)104°53′，北緯 32°49′，至河口（白龍江）距離44km，距上游丹堡河河口距離為1.5km，尚德水文站斷面以上河長(zhǎng)246.6km，集水面積為7970km2，是白水江下游站、國(guó)家重點(diǎn)站。212國(guó)道從站房前通過(guò)，交通便利，距干流上游文縣站10km。

1.1 河流概況

白水江是嘉陵江的二級(jí)支流，白龍江的一級(jí)支流。白水江發(fā)源于四川的弓崗嶺，沿岷山山脈自西北向東南，流經(jīng)南坪至刀口壩轉(zhuǎn)而南下，在柴門(mén)關(guān)出四川境，進(jìn)入甘肅，轉(zhuǎn)向東流，經(jīng)文縣于文縣的玉壘鄉(xiāng)關(guān)頭壩村注入碧口水庫(kù)。流域呈羽狀。地勢(shì)西北高，東南低。地勢(shì)起伏較大。流域內(nèi)氣候溫暖濕潤(rùn)，垂直分布明顯，植被良好，上游為原始森林，中下游灌木雜草繁茂，其中分布稀疏的林木。流域內(nèi)河水清澈，泥沙很小。干流平均坡降1.09‰。地勢(shì)起伏較大。

1.2 洪水特性及測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目

洪水主要由暴雨形成，產(chǎn)生漲落較為平緩的洪水過(guò)程。洪峰一般持續(xù)3～5天。水位流量關(guān)系受洪水漲落和斷面不經(jīng)常沖淤的影響，Z～Q關(guān)系低水有時(shí)呈二條或繩套關(guān)系曲線，中高水水位流量關(guān)系穩(wěn)定，呈單一或二條曲線，歷年Z～Q關(guān)系線趨勢(shì)一致。流域內(nèi)植被良好，河水清澈，泥沙很小。

測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目:水位、水溫、比降、流量、含沙量、輸沙率、降水、蒸發(fā)、水文調(diào)查等。定點(diǎn)洪水調(diào)查斷面有丹堡河葉枝壩段一處。管理委托雨量站有口頭壩、葉枝壩共2個(gè)雨量站。

重現(xiàn)期 10～20年一遇的較大洪水，流量在807～978m3/s之間；重現(xiàn)期 20～50年一遇的大洪水，流量在 978～1200m3/s之間；重現(xiàn)期大于 50年一遇的特大洪水，流量在 1200m3/s以上。

實(shí)測(cè)最大流量1080m3/s（1984.08.03），實(shí)測(cè)最大流速 6.76 m/s（1984.08.03），實(shí)測(cè)最大水深6.0 m（1984.08.03），實(shí)測(cè)最大含沙量 183kg/m3（1987.05.31）。（注:以上數(shù)據(jù)為蒿坪水文站實(shí)測(cè)，期間沒(méi)有較大的支流加入。）

2 水文測(cè)驗(yàn)方式改變的依據(jù)

在保證水文資料的連續(xù)性、一致性、準(zhǔn)確性、可靠性的前提下，遵守《水文勘測(cè)站隊(duì)結(jié)合測(cè)驗(yàn)規(guī)范》、《水位觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》、《河道流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》、《懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)規(guī)范》、《水文測(cè)驗(yàn)手冊(cè)》、《降水量、蒸發(fā)量觀測(cè)規(guī)范》和《水文資料整編規(guī)范》等規(guī)范，依據(jù)《水文巡測(cè)規(guī)范》，通過(guò)對(duì)歷年資料分析與論證，在確保水文資料精度的前提下確定水文測(cè)驗(yàn)方式改變的內(nèi)容和方案。

3 水文測(cè)驗(yàn)方式改變的內(nèi)容

尚德水文站位于文縣尚德鎮(zhèn)水壩村，距離文縣水文站（巡測(cè)基地）10km，有212國(guó)道從水文站門(mén)前經(jīng)過(guò)，交通、通訊方便，能按水情變化施測(cè)流量，滿足 SL195-97《水文巡測(cè)規(guī)范》2.2.1.5巡測(cè)條件與要求的規(guī)定:即水位流量關(guān)系不呈單一線的測(cè)站，當(dāng)距離巡測(cè)基地較近，交通、通訊方便，能按水情變化及時(shí)施測(cè)流量者。

根據(jù)實(shí)際情況，尚德水文站可實(shí)行全年巡測(cè)。巡測(cè)期間人員可根據(jù)勘測(cè)局及文縣巡測(cè)基地工作和人員配置情況由勘測(cè)局具體安排。每次巡測(cè)測(cè)驗(yàn)工作由文縣巡測(cè)基地派人完成，尚德站站房及測(cè)驗(yàn)設(shè)施設(shè)備可雇用臨時(shí)工保護(hù)管理。實(shí)行巡測(cè)后，原測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目不變。水位可采用雷達(dá)水位計(jì)觀測(cè)，降水可采用固態(tài)存儲(chǔ)雨量計(jì)觀測(cè)，水溫和蒸發(fā)（20cm及E601型蒸發(fā)器同步觀測(cè)）可采用委托觀測(cè)的方式。

枯水期流量測(cè)驗(yàn)可采用每月定期（每月15日）巡測(cè)1次；汛期平水期每月巡測(cè)2～3次（參考雷達(dá)水位計(jì)水位變化情況靈活確定巡測(cè)時(shí)間）；洪水期巡測(cè)人員需及時(shí)趕赴測(cè)驗(yàn)河段并視洪水用測(cè)驗(yàn)設(shè)施情況選用合理的測(cè)驗(yàn)方式施測(cè)流量，測(cè)次布設(shè)應(yīng)控制流量變化的完整過(guò)程并盡可能搶測(cè)到洪峰流量。

枯水期（一般在1～4月、11～12月）含沙量測(cè)驗(yàn)停測(cè)，含沙量作0處理；在5～10月份在施測(cè)流量時(shí)同時(shí)進(jìn)行單沙取樣，或參考水位變化過(guò)程適時(shí)派人專門(mén)巡測(cè)測(cè)取單沙，含沙量測(cè)次布設(shè)以能完整控制含沙量變化過(guò)程為原則。輸沙率測(cè)驗(yàn)可在流量巡測(cè)時(shí)根據(jù)洪水情況選用全斷面混合法施測(cè)或與流量同時(shí)套測(cè)。

巡測(cè)資料整編:水位按照雷達(dá)水位計(jì)觀測(cè)資料進(jìn)行整編；流量采用單一曲線法或臨時(shí)曲線法推流，如遇特殊情況，可根據(jù)實(shí)際情況確定推流方法。含沙量資料可采用單斷沙關(guān)系曲線法進(jìn)行整編，停測(cè)期間含沙量作0處理。

4 改變測(cè)驗(yàn)方式對(duì)資料系列影響分析評(píng)價(jià)

4.1 實(shí)行巡測(cè)后流量成果誤差分析

4.1.1 大斷面變化情況

將近5年尚德站汛后實(shí)測(cè)斷面圖套繪在一起，見(jiàn)圖1。由圖可以看出，該站近年來(lái)斷面沖於變化不大。

圖1 尚德水文站2010～2014年大斷面套繪圖

4.1.2 徑流量年內(nèi)分配

選取2007～2014年共8年流量資料作為巡測(cè)分析資料。資料中包括了豐平枯水年不同水情的資料，符合巡測(cè)分析資料要求。

根據(jù)2007～2014年流量資料統(tǒng)計(jì)分析，得到尚德水文站逐月徑流量年內(nèi)分配表見(jiàn)表1?？梢?jiàn)徑流量年內(nèi)分配極不均勻。其中1～4月、11～12月徑流量占全年的29.5%，5～10月占全年的70.5%，7月份徑流量最大。占全年的14.1%。

4.1.3 流量成果誤差分析

根據(jù)該站多年的實(shí)測(cè)流量成果表和逐日平均流量表分析，枯水期1～4月以及11～12月流量較小且變化過(guò)程比較平緩，該站實(shí)行巡測(cè)后在該時(shí)段可確定每月15日定期施測(cè)一次流量，采用連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線法進(jìn)行整編。

實(shí)行巡測(cè)后，5～10月份流量測(cè)驗(yàn)的方法以及測(cè)次的布設(shè)和駐守觀測(cè)時(shí)沒(méi)有什么區(qū)別，流量資料仍采用臨時(shí)曲線法進(jìn)行整編。根據(jù)該站2007～2014年流量資料，以每月15日流量作為月平均流量，進(jìn)行誤差統(tǒng)計(jì)分析，流量施測(cè)精簡(jiǎn)前后對(duì)比，相對(duì)誤差 2007～2010年、2014年都比較小，2011～2013年有點(diǎn)偏大，但都控制在允許誤差范圍之內(nèi)。結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 尚德水文站徑流量年內(nèi)分配表

表2 流量巡測(cè)前后誤差統(tǒng)計(jì)表

依據(jù)SL195-97《水文巡測(cè)規(guī)范》4.3.3.3的規(guī)定，時(shí)段總量允許誤差指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3時(shí)段總量允許誤差指標(biāo)

尚德水文站為一類(lèi)精度水文站，對(duì)照表2、表3，可以看出2007～2014年1～4月及11～12月以15日流量代替月平均流量推求的年總量相對(duì)誤差小于規(guī)范規(guī)定的時(shí)段總量允許誤差，因此上述流量巡測(cè)方案成果精度符合規(guī)范要求。

4.2 實(shí)行巡測(cè)后輸沙率成果誤差分析

實(shí)行巡測(cè)后5～10月份含沙量的測(cè)驗(yàn)方法和測(cè)次布設(shè)原則沒(méi)有改變，因此只對(duì)枯期1～3月、11～12月輸沙率巡測(cè)成果誤差進(jìn)行分析。選取2007～2014年輸沙率資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中1～3月、11～12月各年輸沙量均為0。各年枯水期1～4月、11～12月時(shí)段輸沙量及年輸沙量見(jiàn)4。

可以看出從 11月至翌年4月輸沙量很小，時(shí)段多年平均輸沙量?jī)H占多年平均輸沙量的1.9%。因此該時(shí)段內(nèi)，含沙量可停測(cè)，停測(cè)期間的含沙量作0處理，當(dāng)含沙量有顯著變化時(shí)，應(yīng)立即恢復(fù)觀測(cè)，派人巡測(cè)采取單樣含沙量。

表4 枯期輸沙量巡測(cè)成果誤差分析

5 巡測(cè)期間水情報(bào)汛方案

該站常年向省局報(bào)旬月降水量和旬月平均水位、流量。主要報(bào)汛項(xiàng)目見(jiàn) 2014年水情拍報(bào)一覽表。

表5 2014年水情拍報(bào)任務(wù)一覽表

巡測(cè)期間，可通過(guò)數(shù)據(jù)平臺(tái)查詢獲取尚德站雷達(dá)水位計(jì)觀測(cè)的瞬時(shí)水位和固態(tài)存儲(chǔ)雨量器觀測(cè)的時(shí)段降水量，通過(guò)查讀擬定的報(bào)汛曲線獲取流量（尚德站報(bào)汛曲線見(jiàn)圖2），從而得到報(bào)汛所需的各類(lèi)數(shù)據(jù)。報(bào)汛曲線要根據(jù)實(shí)測(cè)流量資料隨時(shí)進(jìn)行訂正。由文縣巡測(cè)基地安排專門(mén)人員擬定報(bào)文、校核報(bào)文并發(fā)送報(bào)文。

圖2 尚德水文站報(bào)汛曲線

6 實(shí)施方案

（1）可實(shí)行的水文測(cè)驗(yàn)方式。尚德水文站距文縣水文巡測(cè)基地僅10km，且212國(guó)道從尚德水文站門(mén)前經(jīng)過(guò)，文縣水文基地距212國(guó)道也很近，交通便利，通訊條件也能保障。水文測(cè)驗(yàn)方式可實(shí)行全年巡測(cè)方案。汛期根據(jù)水位變化及時(shí)施測(cè)。非汛期水位變化不大可定期施測(cè)。如遇特殊水情可派相關(guān)人員及時(shí)恢復(fù)觀測(cè)。

（2）水文站及委托雨量站管理方式。尚德水文站水文測(cè)驗(yàn)方式改變?yōu)檠矞y(cè)后，水文站可委托專人保護(hù)管理，并由委托人觀測(cè)水溫、20cm口徑蒸發(fā)器蒸發(fā)量和E601型蒸發(fā)器蒸發(fā)量。原來(lái)由尚德水文站管理的葉枝壩和口頭壩兩個(gè)委托雨量站轉(zhuǎn)由文縣水文基地管理。

7 結(jié)論

經(jīng)上述對(duì)流量、輸沙率巡測(cè)后的誤差分析。其成果滿足SL195-97《水文巡測(cè)規(guī)范》中誤差允許指標(biāo)的要求，因此尚德水文站水文測(cè)驗(yàn)方式可實(shí)行全年巡測(cè)方案。并逐年及時(shí)進(jìn)行資料分析，如出現(xiàn)其資料不具代表性超出誤差范圍，應(yīng)及時(shí)恢復(fù)常年駐測(cè)。

［1］SL195-97.水文巡測(cè)規(guī)范［S］.

［2］SL247-1999.水文資料整編規(guī)范［S］.

P332

：A

：1008-1305（2015）05-0056-04

DO I：10.3969/j.issn.1008-1305.2015.05.020

金 泉（1976年—），男，工程師。