古浪水文站水文巡測(cè)方案論證分析

梁 捷

（甘肅省武威水文水資源勘測(cè)局，甘肅 武威 733000）

1 概況

古浪站始建于1983年5月，地處內(nèi)陸河流域石羊河水系古浪河出山口，位于古浪縣城南關(guān)，地理位置東經(jīng)102°53 ′39.3 ″，北緯37°27 ′12.7 ″，如圖1所示。屬一般站、中央報(bào)汛站、國(guó)家水質(zhì)監(jiān)測(cè)站、區(qū)域代表站。

圖1 古浪水文站地理位置圖

設(shè)站目的為監(jiān)測(cè)古浪河水文要素，收集基本水文信息，開(kāi)展水情報(bào)汛、水文調(diào)查等工作，探索古浪河水文要素變化規(guī)律，為國(guó)家長(zhǎng)期積累基礎(chǔ)水文資料，為武威市和古浪縣防汛抗旱、城市建設(shè)、農(nóng)業(yè)灌溉、生態(tài)治理等提供基礎(chǔ)信息和依據(jù)?，F(xiàn)有36年系列特征值、瞬時(shí)值水文資料，且具有豐、平、枯水年份，資料收集有一定的代表性，資料質(zhì)量可靠，滿足基本站設(shè)站要求。

古浪河屬山溪性河流，其徑流量主要由降水量補(bǔ)給所形成，洪水主要由暴雨形成。古浪河由龍溝河和黃羊川河兩條支流在斷面上游約10km處匯合而成，龍溝河建有十八里堡水庫(kù)，黃羊川河建有曹家湖水庫(kù)。古浪河來(lái)水受上游兩個(gè)水庫(kù)和渠首閘門(mén)調(diào)控，洪水過(guò)程主要由水庫(kù)泄水和區(qū)間洪水疊加組成。近年來(lái)，受上游水庫(kù)調(diào)節(jié)，幾乎無(wú)洪水發(fā)生。

古浪水文站測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目有水位、流量、降水、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、定點(diǎn)洪水調(diào)查等項(xiàng)目，積累了自1983年設(shè)站以來(lái)36年的連續(xù)觀測(cè)資料。同時(shí)負(fù)責(zé)中小河流項(xiàng)目建設(shè)的黑松驛水位站的巡測(cè)、管理工作。

古浪水文站共有3個(gè)測(cè)驗(yàn)河段，分別為：古浪、古浪（總干）、古浪（長(zhǎng)流）。古浪河測(cè)驗(yàn)河段長(zhǎng)100m，基本順直，基上160m處有建有古浪河渠首攔河閘，主泓受攔河閘閘門(mén)啟閉度影響，流速分布隨水深而變化，兩岸為人工漿砌石堤壩，砂礫石河床。古浪（總干）和古浪（長(zhǎng)流）2個(gè)斷面均為漿砌石梯形渠道，斷面控制良好。

2 已有水文資料及測(cè)驗(yàn)現(xiàn)狀

古浪水文站測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目有水位、流量、降水、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、定點(diǎn)洪水調(diào)查等項(xiàng)目，積累了自1983年設(shè)站以來(lái)36年的連續(xù)觀測(cè)資料。本站建設(shè)有電動(dòng)測(cè)流纜道一座、降水量觀測(cè)場(chǎng)一處、水準(zhǔn)點(diǎn)、水尺以及斷面其他設(shè)施。

3 水位

3.1 水位資料分析及巡測(cè)要求

本站古浪、古浪（總干）、古浪（長(zhǎng)流)斷面均采用直立式水尺人工觀測(cè)水位。按《水文巡測(cè)規(guī)范》4.2.3要求“實(shí)行巡測(cè)的水文測(cè)站，水位觀測(cè)應(yīng)采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)”。2020年武威水文水資源勘測(cè)局在九條嶺水文站安裝AI智能水位圖像識(shí)別系統(tǒng),經(jīng)分析論證，該水位識(shí)別系統(tǒng)符合《水位觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》6.2.3規(guī)定“一般水位站，置信水平95%的綜合不確定度應(yīng)為3cm，系統(tǒng)誤差應(yīng)為±1cm”。

3.2 水位巡測(cè)結(jié)論

建議古浪水文站在巡測(cè)前安裝AI智能水位圖像識(shí)別系統(tǒng)監(jiān)測(cè)水位。

4 流量

古浪站3斷面年過(guò)水量分配不均勻，過(guò)水量主要集中在古浪（總干）。古浪（長(zhǎng)流）水量主要用于附近菜地灌溉，多年平均年徑流量只占合成流量的4%，見(jiàn)表1。

表1 古浪站三斷面年徑流量占比統(tǒng)計(jì)表 （單位：108m3）

4.1.1 古浪

古浪河測(cè)驗(yàn)河段長(zhǎng)100m，基本順直，基上160m處建有古浪河渠首攔河閘，主泓受攔河閘閘門(mén)啟閉度影響，流速分布隨水深而變化，兩岸為人工漿砌石堤壩，砂礫石河床。

近兩年古浪斷面因河道治理、兩岸修建漿切石護(hù)坡，河道中央埋設(shè)水管等，導(dǎo)致大斷面變化頻繁。現(xiàn)各項(xiàng)工程已完工，但受工程影響，河床表面卵石松軟。（古浪2018、2019年大斷面如圖2、圖3所示)：

圖2 古浪站2018年大斷面圖

圖3 古浪站2019年大斷面圖

2010年至2012年、2014年至2017年古浪水位、流量關(guān)系曲線呈單一線，2013、2018、2019年因受工程影響，水位、流量關(guān)系曲線為非單一線。隨著河道治理工程的完工，過(guò)水后河床表面卵石的下沉，古浪斷面逐漸恢復(fù)穩(wěn)定。古浪水文站距武威水文局駐地65km，交通便利，可行駛連霍高速公路或312國(guó)道，驅(qū)車(chē)1h內(nèi)即可到達(dá)，巡測(cè)人員可根據(jù)水情變化情況及時(shí)對(duì)該斷面進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)。

4.1.2 古浪（總干）

古浪（總干）斷面為漿切石梯形渠道，順直穩(wěn)定，采用歷年關(guān)系曲線推求流量。1994年起實(shí)行流量間測(cè)，即測(cè)1年停5年，間測(cè)期間的停測(cè)年份流量每年不少于3份，施測(cè)年份每年10測(cè)次并均勻分布于高、中、低各級(jí)水位。

根據(jù)《水文巡測(cè)規(guī)范》（SL 195-2015）4.7.2“實(shí)行間測(cè)的水文站，或?qū)Χ鄺l單一線進(jìn)行合并定線的水文站，應(yīng)進(jìn)行學(xué)生氏t檢驗(yàn)?！蔽覀冇?992-2017年所定關(guān)系曲線與歷年（1986-2017年）綜合曲線作t檢驗(yàn)，結(jié)果|t|=0.13<臨界值=1.96，兩組樣本均通過(guò)假設(shè)檢驗(yàn)，屬于同一總體系列，歷年綜合曲線可以使用進(jìn)行推流。使用“南方片水文資料整編程序”對(duì)2015-2017年資料用綜合曲線進(jìn)行整編，并將2015-2017年各年的實(shí)際徑流量與綜合線推求的徑流量進(jìn)行比較，年徑流量分別為0.4166、0.5376、0.5477億m3和0.4169、0.5375，0.5477億m3，誤差分別為0.07%、-0.02%、0%，符合規(guī)范規(guī)定合并定線的要求。

4.1.3 古浪（長(zhǎng)流）

古浪（長(zhǎng)流）斷面為漿切石梯形渠道，順直穩(wěn)定，過(guò)水量小，采用歷年關(guān)系曲線推求流量。2020年起實(shí)行流量間測(cè)，即測(cè)1年停5年，間測(cè)期間的停測(cè)年份流量每年不少于3份，施測(cè)年份每年7～15次并均勻分布于高、中、低各級(jí)水位。

根據(jù)《水文巡測(cè)規(guī)范》（SL 195-2015）4.7.2“實(shí)行間測(cè)的水文站，或?qū)Χ鄺l單一線進(jìn)行合并定線的水文站，應(yīng)進(jìn)行學(xué)生氏t檢驗(yàn)”。我們用2015-2019年各年的關(guān)系曲線與歷年綜合曲線作t檢驗(yàn)，|t|值分別為0.06、0.13、0.16、0.03、0.09，小于臨界值1.96，表明2015-2019年實(shí)測(cè)點(diǎn)與歷年綜合曲線的兩組樣本均通過(guò)假設(shè)檢驗(yàn)，屬于同一總體系列，因此可用歷年關(guān)系曲線進(jìn)行推流。使用“南方片水文資料整編程序”分別用2016年至2019年關(guān)系曲線和歷年綜合關(guān)系曲線進(jìn)行整編，推求的年徑流量分別為0.0225、0.0253、0.0233、0.0148、0.0279億m3和0.0222、0.0257、0.0236、0.0150、0.0284億m3，誤差分別為-1.3%、1.6%、1.3%、1.4%、1.8%，符合規(guī)范規(guī)定合并定線的要求。

4.2 洪水流量分析

區(qū)域內(nèi)洪水主要由暴雨形成。古浪河來(lái)水受上游兩個(gè)水庫(kù)和渠首閘門(mén)調(diào)控，洪水過(guò)程主要由水庫(kù)泄水和區(qū)間洪水疊加組成。近年來(lái)，受上游水庫(kù)調(diào)節(jié)，幾乎無(wú)洪水發(fā)生。汛期應(yīng)時(shí)刻關(guān)注中小河流雨水情信息，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)第一時(shí)間聯(lián)系上游雨量站及水庫(kù)，了解上游降雨、水庫(kù)泄洪情況，估算本站可能發(fā)生的最大洪水。

古浪水文站距武威水文局65km，不到1h路程，發(fā)生特大暴雨洪水時(shí)，可及時(shí)趕到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4.3 冰期流量測(cè)驗(yàn)分析

12月至次年3月，古浪斷面測(cè)驗(yàn)河段為封凍期，流量大小受上游水庫(kù)及渠首攔河閘調(diào)控。古浪（總干）、古浪（長(zhǎng)流）在此期間一般為渠干且過(guò)水期間不存在封凍現(xiàn)象。武威局巡測(cè)隊(duì)可根據(jù)委托人員觀測(cè)以及冰情、氣溫變化情況做好巡測(cè)。

4.4 流量巡測(cè)結(jié)論

《水文巡測(cè)規(guī)范》4.2.4條規(guī)定：“水位流量關(guān)系呈單一線”、“實(shí)行流量間測(cè)的測(cè)站，在停測(cè)期間實(shí)行檢測(cè)者”、“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，具備交通、通信條件，能按水情變化及時(shí)施測(cè)流量者”流量可實(shí)行巡測(cè)。通過(guò)以上分析論證，結(jié)合省水文局關(guān)于古浪（總干）、古浪（長(zhǎng)流）站實(shí)行間測(cè)的批復(fù)，本站滿足《水文巡測(cè)規(guī)范》流量巡測(cè)的規(guī)定要求。

5 降水量

5.1 降水量資料分析及巡測(cè)要求

古浪水文站現(xiàn)有融雪式自動(dòng)測(cè)報(bào)雨量計(jì)一套，基本可滿足降水量觀測(cè)的精度要求。統(tǒng)計(jì)2019年5～9月份自動(dòng)測(cè)報(bào)雨量計(jì)監(jiān)測(cè)資料和人工觀測(cè)資料（如圖4所示和見(jiàn)表2），可以看出5～9月降水過(guò)程和降水量基本一致，誤差1.23%。由于1～4月、10～12月期間融雪式雨量計(jì)不融雪或融雪滯后，以人工觀測(cè)為準(zhǔn)。見(jiàn)表2。

表2 古浪2019年5～9月人工雨量計(jì)與自計(jì)雨量計(jì)降水量統(tǒng)計(jì)

圖4 古浪人工雨量計(jì)與自記雨量計(jì)監(jiān)測(cè)降水量對(duì)比

經(jīng)對(duì)比分析，自記雨量計(jì)監(jiān)測(cè)降水日數(shù)多3天，分別為5月16日0.4mm、7月10日0.8mm和7月19日0.2mm,可能為人工漏測(cè)所致。

5.2 降水量巡測(cè)結(jié)論

本站降水采用20cmJQH-1標(biāo)準(zhǔn)雨量器進(jìn)行人工觀測(cè)，融雪式雨量計(jì)同步自動(dòng)監(jiān)測(cè)。符合《水文巡測(cè)規(guī)范》“實(shí)行巡測(cè)的水文站降水量應(yīng)采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)”的規(guī)定要求。但因該雨量計(jì)融雪功能不完善，冬季仍需委托觀測(cè)，建議完善融雪功能或更新雨量計(jì)。

6 結(jié)論

經(jīng)過(guò)上述對(duì)水位、流量、降水量的論證分析，均可滿足《水文巡測(cè)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定。古浪水文站可實(shí)行全年巡測(cè)。