嘉陵江談家莊水文站單斷沙關(guān)系分析

董成海，魏嬌妮

(1.甘肅省隴南水文站，甘肅 成縣，742500；2.甘肅省臨洮水文站，甘肅 定西，730599)

1 測站基本情況

1.1 測站概況

談家莊水文站位于甘肅省徽縣嘉陵鎮(zhèn)談家莊，地理位置為東經(jīng)106°11′47″，北緯33°42′11″。始建于1975年1月，1981年8月21日發(fā)生大洪水被沖毀，在原址上游對岸17.7m處重建。

該站為嘉陵江干流上游的控制站，集水面積6694km2，至河口(長江)距離961km。屬國家重要水文站、中央報汛站、國家水質(zhì)監(jiān)測站、甘肅省重要省界斷面站。

1.2 河道及斷面情況

該站測驗河段基本順直，右岸河堤高10.0m，左岸河堤高5.0m，兩岸河寬約120m，河堤陡峭，中、高水期，河槽接近于矩形。無岔流、串溝、逆流、回水和死水等情況。河床主要由細沙和砂礫石組成，斷面較為穩(wěn)定，沖淤變化不大。流向基本順直，中泓隨水位升高主流逐漸右移，高水時較穩(wěn)定。近年來流域內(nèi)植被較好，隨上游電站水庫的修建，泥沙相對較小。

1.3 測站特性

本站上游大部分為山川耕地，且經(jīng)常發(fā)生局地暴雨，洪水主要由上游暴雨形成。洪水過程多為漲落緩慢的矮胖型或復式的陡漲陡落尖瘦型洪峰，有山溪性河流的特性。Z～Q關(guān)系低水時呈多條關(guān)系曲線，高水時為穩(wěn)定的臨時曲線或繩套線。

河段無經(jīng)常性沖淤，歷年單斷沙關(guān)系為單一直線，多年平均徑流量40.44億m3，多年平均輸沙量452萬t。

2 泥沙測驗方法

3 單斷沙關(guān)系分析

3.1 資料選用

最大實測斷面平均含沙量176kg/m3發(fā)生在2013年，最小實測斷面平均含沙量0.083kg/m3發(fā)生在2005年。實測輸沙率最高水位751.20m發(fā)生在2020年，實測輸沙率最低水位739.56m發(fā)生在1979年。建站以來監(jiān)測到最高水位756.68m和最大流量8340m3/s均發(fā)生在1981年，但因發(fā)生大洪水導致泥沙測驗設(shè)備水毀，沒能取得相關(guān)泥沙測驗資料。次高水位752.01m發(fā)生在2020年，建站以來最低水位739.28m發(fā)生在1976年。再考慮上游水利建設(shè)情況和環(huán)境變化情況，選取2000年至2020年共21年泥沙監(jiān)測資料進行單斷沙關(guān)系分析。建站以來實測斷面平均含沙量變幅為176kg/m3，所選年限資料實測斷面平均含沙量變幅為176kg/m3，所選資料輸沙率沙量變幅占歷年沙量變幅的100%。建站以來水位變幅為17.40m，所選年限資料輸沙率水位變幅為11.49m，水位變幅占歷年水位變幅的66.0%。若剔除無泥沙資料的1981年，則所選年限輸沙率水位變幅占比可達98.7%。

3.2 歷年單斷沙關(guān)系分析

2000年至2020年各年實測輸沙共380份，根據(jù)規(guī)范要求將380個點子繪制單斷沙關(guān)系圖進行定線，得到通過原點的一條直線，利用南方片資料整編程序?qū)C合曲線進行三種檢驗，得到符號檢驗0.92，小于1.15；適線檢驗-6.84；小于1.64；偏離檢驗1.00，小于1.65；隨機不確定度3%，小于20%；系統(tǒng)誤差0.1%，小于2%。滿足單斷沙關(guān)系線定線要求[2]，可以定為單一線，確定歷年單斷沙關(guān)系系數(shù)K=0.9980。歷年單斷沙關(guān)系見圖1。

圖1 談家莊站單斷沙關(guān)系綜合曲線

3.3 各年單斷沙關(guān)系線與歷年綜合單斷沙關(guān)系線偏離分析

圖2 談家莊站各年單斷沙關(guān)系線與綜合單斷沙關(guān)系線套繪

表1 談家莊水文站單斷沙關(guān)系線偏離綜合線誤差統(tǒng)計

3.4 推求年輸沙量的精度分析

在南方片整編軟件中采用綜合單斷沙關(guān)系系數(shù)對2016至2020年共5年的泥沙資料進行整編計算，得到推算出的年輸沙總量。實際各年輸沙量與推算出的各年輸沙量的相對偏差見表2。可以看出，推求出的年輸沙量與實際年輸沙量在近5年內(nèi)最大相對偏差只有0.12%，表明年輸沙總量可以用所定綜合單斷沙關(guān)系線來推求。

表2 推求年輸沙量與實際輸沙量相對偏差統(tǒng)計

4 結(jié)論

(1)談家莊水文站2000-2020年輸沙率沙量變幅占建站以來歷年輸沙率沙量變幅的100%。輸沙率水位變幅占歷年水位變幅的71.1%。如剔除沒有泥沙資料的1981年，2000-2020年輸沙率水位變幅占比為97.2%。

(2)通過對2000-2020年共21年380份實測輸沙率成果進行分析，得到三種檢驗合格的綜合單斷沙關(guān)系線為過原點的直線，確定綜合單斷沙關(guān)系曲線系數(shù)k為0.9980。各年單斷沙關(guān)系線與綜合單斷沙關(guān)系線最大相對偏離僅為-0.80%，小于±5%。所定單斷沙綜合曲線符合規(guī)范相關(guān)要求。

(3)在南方片整編軟件中采用所定綜合單斷沙關(guān)系系數(shù)推求近5年年輸沙量，推求出的年輸沙量相對最大偏差為0.12%。談家莊水文站年輸沙量可用所定綜合單斷沙關(guān)系系數(shù)進行推算。