響水堡水文站河道水位—流量關系探討

□李娜卿

響水堡水文站屬于國家基本站，類別河道站，設站時間為1935 年5 月，位于海河流域永定河水系洋河，實測最高水位559.43，發(fā)生在1948 年；實測最大流量1270m3/s，發(fā)生在1979 年。根據(jù)2020 年實測的水位、流量，繪制其關系曲線，并對其準確性和適用性進行檢驗。

1.基本情況

響水堡水文站所處河系海河流域永定河水系洋河，測站位于河北省張家口市辛莊子鄉(xiāng)響水鋪村，東經(jīng)115°11′北緯 40°31′，建于 1935 年，集水面積14507km2。形狀東西向長，南北向短，略呈扁圓形。主要有東洋河、南洋河、西洋河、洪塘河、清水河、龍洋河等幾條支流，河網(wǎng)密集。

2.測驗河段及斷面情況

2.1 河段特點

河段比較順直，上下160m 高低水無分流串溝?？菟径?，灘地占河寬的2/3 左右，洪水時水草較多，左右岸邊均有小樹，影響測深測速。河床為混凝土澆筑而成，左岸為沙壤土耕地，右岸為巖石峭壁。

圖1 水位—流量關系曲線圖

響水堡上游3000m 處為洋河水庫，1979 年10 月竣工蓄水運行，考慮該站小流量天數(shù)占全年比例較大，且洋河水庫蓄水主要為滿足下游農(nóng)田灌溉的需求，導致斷面小流量低水位情況成為常態(tài)。

2.2 斷面情況

響水堡水文站共設有斷面：基本水尺斷面兼流速儀測流斷面兼浮標測流斷面，斷面為標準化斷面，河床為鋼筋混凝土河底；上比降斷面兼上浮標斷面位于基上160m，下比降斷面兼下浮標斷面位于基下160m，上下比降斷面間距320m。

考慮到近幾年河道水事件整治，2017 年，響水堡開始建設標準斷面，于2018 年竣工完成。

3.測驗情況及資料成果

3.1 水位流量測驗情況

水位觀測主要依托直立式水尺觀測；流量測驗高水主要依靠智能遙控雷達波測流儀，比降斷面作為備份手段，中水主要利用智能遙控雷達波測流儀，單纜道自動流速儀測流作為備份手段，低水依托流速儀測流。

根據(jù)響水堡水文站任務書要求，斷面流量監(jiān)測頻次：平水期和穩(wěn)定封凍期每5～7 日施測1 次；洪水期每次洪峰過程不少于3 次，如峰形變化復雜或洪水過程持續(xù)較久時，應適當增加測次，測得完整的變化過程。水位每日8 時觀測一次。水位變化緩慢時應于 20 時或 16 時加測一次，洪水期、冰凌期和特殊情況影響水位變化時應隨時增加測次，以測得完整的變化過程。

3.2 資料成果

選用響水堡水文站2020 實測流量成果見表1，繪制出水位—流量—面積關系圖見圖1，并根據(jù)關系圖編制了水位—流量關系表，對表所定的水位—流量關系進行了三性檢驗分析。

3.3 檢驗方法

符號檢驗：統(tǒng)計測點偏離曲線的正負號個數(shù)，計算統(tǒng)計量μ 值，并與給定的顯著性水平 α=0.25 所得的 μ1-α/2 值比較。當μ＜μ1-α/2 時，則認為合理，即接受假設，否則應拒。

式中：

μ—統(tǒng)計量；

n—測點總數(shù)；

k—正號或負號個數(shù)；

p、q—正、負號概率，各為0.5；

*—連續(xù)改正數(shù)（離散型轉換為連續(xù)型）。

適線檢驗：按測點水位由低至高排列順序，從第二點開始統(tǒng)計偏離正負符號變換，變換符號記1，否則記0。統(tǒng)計1 的次數(shù)，計算μ 值，并與給定的顯著性水平 α=0.25 所得的 μ1-α 值比較。當 μ＜μ1-α 時，則認為合理，即接受假設，否則應拒。

式中：

μ—統(tǒng)計量；

n—測點總數(shù)；

k—變換符號次數(shù)，k＜0.5（n-1）時作檢驗，否則不作此檢驗；

p、q—正、負號概率，各為0.5；

偏離數(shù)值檢驗：計算 t 值、spˉ值，并將t 值與給定的顯著性水平α 所得的t1-t1-α/2 值比較。當|t|＜μ1-α/2 時，則認為合理，即接受假設，否則應拒。

表1 響水堡（河道）水位—流量實測成果

表2 響水堡（河道）關系曲線檢驗表

式中：

t—統(tǒng)計量；

p—平均相對偏離值；

spˉ—p 的標 準差 ；

s—p 的標準差；

n—測點總數(shù)；

pt—測點與關系曲線的相對偏離值。

當上述3 種檢驗結果均接受原假設時，應認定定線正確；若其中一種檢驗拒絕原假設，應分析原因，對定線適當修改，重作檢驗。

檢驗結果見表2，符號檢驗：合格；適線檢驗：免檢；偏離數(shù)值檢驗：合格；標準差：1.0%、隨機不確定度2.0%、系統(tǒng)誤差-0.1%，成果質量合格。

4.結語

響水堡水文站2020 年55 份實測流量滿足定線推流要求，流量測次及測驗精度均符合《河道流量測驗規(guī)范》要求。本文根據(jù)該站實測流量成果繪制該站水位—流量關系圖，制定水位-流量關系表，滿足了水情監(jiān)測和報汛任務，同時為防汛抗旱減災工作提供了技術支撐，對防汛抗旱減災工作起到了至關重要的作用。