彭陽(yáng)水文站全年巡測(cè)方案探討

李鵬德

(寧夏水文水資源勘測(cè)局 固原分局，寧夏 固原 756000)

1 測(cè)站概況

彭陽(yáng)水文站地處彭陽(yáng)縣城南，位于E106°39′12.24″，N35°50′32.01″，設(shè)于1975年5月1日，屬黃河流域涇河二級(jí)支流茹河中游控制站，是自治區(qū)重點(diǎn)水文站。測(cè)驗(yàn)斷面以上集水面積為1 544 km2，至河源56.1 km，至河口123.8 km，河床平均比降10.5‰，屬二類精度水文站。上游有主要支流小河匯入，流域面積1 127 km2，占彭陽(yáng)水文站控制面積的73%。測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目主要有水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水質(zhì)、墑情等。

該站上游設(shè)有青石嘴、馬華溝、任河、店洼4處長(zhǎng)系列雨量站，支流小河流域有8處雨量站，現(xiàn)均兼遙測(cè)雨量，2012年新設(shè)西溝、古城、下馬洼等7處遙測(cè)雨量站，支流小河10處遙測(cè)雨量站。測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目主要有水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫、冰情、水質(zhì)、墑情等。

上游主要有乃河、店洼、石頭崾峴3座中型水庫(kù)(包含所有小型水庫(kù)及骨干壩)，水庫(kù)控制面積1 459 km2，占測(cè)站集水面積的94%。

設(shè)站以來(lái)，最大流量為951 m3/s(1997年7月30日)，暴雨一般集中在每年的6-9月份，主要集中在7、8月，洪水的產(chǎn)流方式為超滲產(chǎn)流。

測(cè)驗(yàn)設(shè)施：設(shè)有纜道、雷達(dá)波數(shù)字化測(cè)流系統(tǒng)、浮標(biāo)投放器、雷達(dá)水位計(jì)。

2 流量誤差的分析

2.1 水位流量關(guān)系的分析

因彭陽(yáng)站近10年僅2007、2008年發(fā)生2次大于100 m3/s的洪水，根據(jù)《水文巡測(cè)規(guī)范》4.2.6條，有5年以上資料，且實(shí)測(cè)流量的水位變幅已控制歷年水位變幅的80%以上，而彭陽(yáng)站大洪水集中在20世紀(jì)90年代，故本次選用1995-2015年水位流量資料點(diǎn)繪關(guān)系進(jìn)行分析，見圖1。從水位流量關(guān)系看，多年高中水采用浮標(biāo)測(cè)流，每次洪水漲水快，很難測(cè)到起漲流量，大多流量計(jì)算借用峰后斷面，關(guān)系線多為單一線，在斷面變化相對(duì)穩(wěn)定期多次洪水線重合或接近，但在低水受沖淤變化影響水位流量關(guān)系點(diǎn)還是比較散亂，用單值化方法處理后的關(guān)系線與單值化關(guān)系線間的定線誤差超過(guò)二類精度水文站的允許誤差指標(biāo)。故本次確定了4條關(guān)系線，并對(duì)4條線進(jìn)行三線檢驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)差8.0%～9.2%，根據(jù)《水文巡測(cè)規(guī)范》第4.5.1條及4.5.4條，標(biāo)準(zhǔn)差基本符合要求，最后率定4條綜合水位流量關(guān)系線圖，見圖2。

圖1 彭陽(yáng)站歷年水位流量關(guān)系圖

圖2 彭陽(yáng)站歷年綜合水位流量關(guān)系圖

2.2 流量誤差分析

將彭陽(yáng)站2005-2016年1-12月流量資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析以逢0日(10日、20日、30日)固定日測(cè)流，期間有洪水過(guò)程，流量參與計(jì)算，平水期采用連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線法、洪水期臨時(shí)曲線法推求，月平均流量與駐測(cè)期間月平均流量進(jìn)行比較分析。

用下列公式對(duì)巡測(cè)和駐測(cè)推算的流量進(jìn)行誤差計(jì)算：

式中：σ為相對(duì)誤差，%；Qi為巡測(cè)流量，m3/s；Q0為駐測(cè)流量，m3/s。

用兩種方法計(jì)算的月平均流量誤差見表1。由表1可知，采用巡測(cè)推求的流量均符合《水文巡測(cè)規(guī)范》第4.3.3條二類站年總量允許誤差不超過(guò)3%的規(guī)定，第4.5.3條二類站汛期總量允許誤差不超過(guò)3.5%的規(guī)定。

表1 彭陽(yáng)站流量誤差統(tǒng)計(jì)分析表

2.3 一次洪水總量誤差分析

根據(jù)《水文巡測(cè)規(guī)范》4.4.3條，在各級(jí)水位級(jí)內(nèi)用于計(jì)算誤差的樣本不宜少于30個(gè)，因彭陽(yáng)站高中洪水集中在20世紀(jì)90年代，故本次選用1995-2015年洪水32場(chǎng)次，采用已整編的洪水要素摘錄表計(jì)算每場(chǎng)洪水總量。然后根據(jù)本次確定的水位流量綜合線推算每場(chǎng)洪水總量，計(jì)算每場(chǎng)洪水總量的相對(duì)誤差，見表2。依據(jù)《水文巡測(cè)規(guī)范》4.5.3條，有6場(chǎng)洪水誤差略有超標(biāo)，其它場(chǎng)次洪水總量相對(duì)誤差在6.0%允許范圍內(nèi)。

表2 洪水總量統(tǒng)計(jì)分析表

3 懸移質(zhì)輸沙量分析

對(duì)2005-2016年1-12月及年輸沙量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，非汛期含沙量小，其它月份平水期水清，4、10月份及汛期出現(xiàn)大小洪水過(guò)程時(shí)有含沙量，分析以逢0日(10日、20日、30日)固定測(cè)流時(shí)取沙，期間有洪水時(shí)同水位、流量一樣控制過(guò)程。通過(guò)計(jì)算，輸沙量汛期總量相對(duì)誤差為0～5.5%，年總量相對(duì)誤差為0～4.6%，依據(jù)《水文巡測(cè)規(guī)范》4.5.9條，除2015年汛期誤差略有超標(biāo)，其它各年輸沙量相對(duì)誤差在5.0%允許范圍內(nèi)，見表3。

表3 彭陽(yáng)站懸移質(zhì)輸沙量誤差統(tǒng)計(jì)分析表

續(xù)表3

4 結(jié) 論

根據(jù)水利部水文局[2017]50號(hào)關(guān)于強(qiáng)化水文測(cè)驗(yàn)工作的通知精神，在遵守水文測(cè)驗(yàn)相關(guān)規(guī)范的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)變思想觀念、以水文測(cè)驗(yàn)方式改革為主要內(nèi)容，逐步向“有人看管，無(wú)人值守”的現(xiàn)代化水文測(cè)驗(yàn)?zāi)Ｊ睫D(zhuǎn)變。因前面已統(tǒng)計(jì)分析的流量、洪水總量及輸沙量基本符合《水文巡測(cè)規(guī)范》，可以擬定由1名正式職工或雇用當(dāng)?shù)厝罕娖剿诠潭ㄈ諟y(cè)流，期間有洪水時(shí)觀測(cè)水位、取沙，以控制洪水過(guò)程為宜,見表4。

表4 彭陽(yáng)水文站巡測(cè)布置方案