南寬坪水文站水位流量關(guān)系單值化分析

廉 波，張繼輝

（陜西省商洛水文水資源勘測局，陜西 商洛 726000）

0 引言

近年來隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，水文工作已由簡單的水位、流量、泥沙、降水資料的收集向快速、精準(zhǔn)、全面的服務(wù)方向發(fā)展。原有的人員儀器設(shè)備已不能滿足水文發(fā)展的需求，必須通過改革測驗?zāi)Ｊ?、開展巡測與駐測相結(jié)合的方式來適應(yīng)新的發(fā)展需求。水文工作者需加強(qiáng)試驗、精簡分析，才能研究出符合巡測條件的方案。

南寬坪水文站自建站至今一直采用駐守測驗，若要開展巡測需對南寬坪水文站測驗進(jìn)行單值化分析。為此，本文按照《水文巡測規(guī)范》（SL 195-2015）對南寬坪站進(jìn)行單值化分析，分析率定水位～流量綜合關(guān)系線。

1 測站概況

南寬坪站是金錢河干流控制站，控制面積3936 km2，河長245.7 km，河流平均比降5.9‰，距河口距離96.7 km。南寬坪水文站屬二類精度站。觀測項目有水位、流量、泥沙、降水量、蒸發(fā)、水質(zhì)等，流域內(nèi)設(shè)立雨量站有扈家垣、漫川、黑山、板巖、長溝、小河口、山陽等站。多年來積累水文資料520 余站年。該站多年平均降雨量為783 mm，多年平均徑流量10.1×108m3/s,輸沙量為216 萬t，多年平均蒸發(fā)量為1107.3 mm。

2 資料的選用

南寬坪站1959 年建站，共遷斷面四次，最后一次是1983年。本次分析南寬坪站水位流量單值化，資料選用2008 年到2016 年共9 年河道實測資料進(jìn)行分析。

2.1 可靠性

南寬坪站屬國家基本站網(wǎng)，水文測驗資料按規(guī)范進(jìn)行，而且連續(xù)完整，資料條件較好。歷年觀測資料均通過陜西省水文水資源局組織的資料復(fù)審和水利部長江水利委員會組織的資料終審，所有資料刊印成水文年鑒。因此南寬坪水文站的水文資料是可靠的。

2.2 一致性

南寬坪水文站共遷斷面四次，最后一次是1987 年，期間河道沒有大的變化，近年南寬坪水文站上下游開展梯級電站建設(shè)，河道采沙取石造成2012 年后斷面下切，工程建設(shè)在一定程度上對南寬坪站資料的一致性有影響，但總體是一致的。

2.3 代表性

南寬坪站9 年實測水位流量資料系列中，可以看出水位流量分布比較均勻，對河道水位流量的相關(guān)性分析具有一定的代表性。

3 數(shù)據(jù)分析

對南寬坪水文站2008 年～2016 年實測流量測點按照單一線、單值化分析要求進(jìn)行定線、推求流量，計算年徑流量，與整編成果進(jìn)行誤差計算，判斷其是否符合規(guī)范規(guī)定。

3.1 綜合曲線法

點繪2008 年～2016 年水位～流量綜合曲線。查看點群分布情況，南寬坪水文站綜合水位～流量關(guān)系線為帶狀，主要原因是金錢河修建南寬坪電站、猛柱山電站等工程后引起斷面變化，斷面變化情況見圖1。故用綜合線滿足不了單值化分析要求。

圖1 南寬坪站斷面變化圖

3.2 按水位級布設(shè)流量測點測取流量

選取2008 年～2016 年9 年資料進(jìn)行分別定線，選取不同水位級的實測流量點子，概化成一條水位～流量關(guān)系線，見圖2（圖中系列1～5 依次代表2010 年～2014 年的水位流量曲線）。經(jīng)定線可以看出，南寬坪水文站基本上是一年一條線，斷面相對穩(wěn)定。依據(jù)當(dāng)年水位過程，在新概化的關(guān)系線查取流量進(jìn)行推流，得出逐日平均流量成果表與當(dāng)年整編成果表的逐日平均流量成果表，并把概化后的關(guān)系曲線進(jìn)行曲線檢驗，檢驗結(jié)果見圖3～圖6（系列1 代表實測曲線，系列2 代表概化后的曲線）。由圖3～圖6 可知，各年南寬坪站水位～流量曲線呈單一線，實測數(shù)據(jù)與概化后的數(shù)據(jù)吻合程度較高。

圖2 南寬坪站歷年綜合水位流量關(guān)系圖

圖3 2013 年南寬坪水文站水位～流量關(guān)系圖

圖4 2014 年南寬坪水文站水位～流量關(guān)系圖

圖5 2015 年南寬坪水文站水位～流量關(guān)系圖

圖6 2016 年南寬坪水文站水位～流量關(guān)系圖

3.3 誤差計算

對2008 年～2016 年水位流量按照單一線進(jìn)行關(guān)系線定線，并進(jìn)行誤差計算。南寬坪站水位流量關(guān)系按單一線定線的允許隨機(jī)不確定度計算結(jié)果及年徑流量允許相對誤差計算結(jié)果分別見表1、表2。

由表1 知，允許隨機(jī)不確定度最大為8.8%，符合規(guī)范對高水、中水按單一線定線的誤差要求。系統(tǒng)誤差最大1.1%，符合規(guī)范對系統(tǒng)誤差的要求。由表2 知，年徑流量允許相對誤差最大2.44%，符合規(guī)范對年徑流量允許相對誤差要求。

綜上所述，南寬坪水文站測流按照單一線方法進(jìn)行布點滿足整編精度要求，滿足開展巡測的要求，可開展巡測。

表1 南寬坪站水位流量關(guān)系允許隨機(jī)不確定度計算表

表2 南寬坪站年徑流量允許相對誤差計算表

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

通過分析，南寬坪水文站滿足《水文巡測規(guī)范》（SL 195-2015）第4.2.4 開展巡測的要求，測流按照單一線方法進(jìn)行布點滿足整編精度要求。建議盡快編制巡測方案，早日開展巡測工作。

4.2 建議

1）水位在492 m～495 m 之間，按照水位漲幅布設(shè)測次，一般控制在水位變幅0.3 m 左右，如果流量測點明顯偏離水位流量曲線趨勢，應(yīng)適當(dāng)加密測次。漲水段水位變化急劇沒有測到，在落水時，應(yīng)對照相應(yīng)水位布設(shè)流量測次。

2）水位在495 m 以上，按水位漲幅0.6 m 布設(shè)測流次數(shù)，確因人員、設(shè)備儀器原因漲水段沒有測到，可在落水段增加相應(yīng)水位級流量測次。

3）按照水位級布設(shè)流量測次滿足精度要求，一年根據(jù)漲水情況，為滿足曲線檢驗要求，每年測流不少于15 次，布置15 次～25 次。

4）水文站下游有猛柱山電站，水庫蓄水影響河道正常測驗時，應(yīng)加密測次，按照連實測流量過程線法定線、推流。