長江下游干流八里江水文站水位流量關(guān)系分析

謝雅蕾 柯莉莉 謝波

摘要：

長江下游干流八里江水文站是鄱陽湖入?yún)R長江后的重要控制站。該站流量測驗方式為巡測，且實測資料主要集中在高水時期。為適應(yīng)今后的流量在線監(jiān)測要求，需要對該站水位流量關(guān)系進行分析。通過合理的試算與分析獲取較為連續(xù)且可靠的數(shù)據(jù)，開展了關(guān)系定線和各項檢驗驗算。結(jié)果表明：單一曲線法可適用于八里江站水位流量關(guān)系，且滿足現(xiàn)行水文整編規(guī)范要求。研究成果可今后流量測次布置、報汛精度及流量在線監(jiān)測實施提供參考。

關(guān)鍵詞：

水位流量關(guān)系； 單一曲線法； 八里江站； 長江下游

中圖法分類號：P337-3

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.03.004

文章編號：1006-0081（2023）03-0026-04

0 引 言

水位流量關(guān)系是指河渠中某斷面的流量與水位之間的對應(yīng)狀態(tài)。水位流量關(guān)系要根據(jù)當(dāng)?shù)夭煌髑闆r的多次實測流量和其相應(yīng)水位來確定，通常用經(jīng)驗曲線、經(jīng)驗方程或表格等形式表達。將連續(xù)的水位資料，通過水位流量關(guān)系推算，轉(zhuǎn)換為連續(xù)的流量資料，供水文計算或水文預(yù)報分析使用［1-3］。因此，水位流量關(guān)系的確定具有重要的實用意義。

八里江水文站位于長江下游干流，為國家基本水文站，其流量測驗方式一直為巡測且不進行流量資料整編，因此無法依據(jù)資料分析該站水位流量關(guān)系特性。由于測站的測驗方式面臨改變以及為了滿足今后流量在線監(jiān)測的需求，分析該站的水位流量關(guān)系十分必要。本文旨在通過現(xiàn)有實測資料，結(jié)合測站水流特性進行相應(yīng)分析計算，以確定八里江站的水位流量關(guān)系。

1 測站特性概況

1.1 八里江水文站概況

八里江水文站是國家基本水文站，二類精度水文站，位于江西省九江市湖口縣，為長江下游干流控制站。該站地處長江下游上下三號洲河段，斷面上游4.5 km處有張家洲，約10 km處右岸有鄱陽湖入?yún)R長江，下游約12 km處有上三號洲，約19 km處有下三號洲，上游有九江水文站和湖口水文站。

1.2 測驗河段及斷面概況

測驗河段順直長約16 km，河寬約2 km，無岔流、串溝、逆流、回水、死水等情況。流速儀測驗斷面形態(tài)呈偏“V”型，主泓靠近右岸。河床左岸由細沙及淤泥組成，右岸河床為黏土組成。左岸堤邊有灘地，低水時種植有農(nóng)作物，起點距1 600 m左右為深槽，在起點距300～1 200 m之間斷面有沖淤變化，右岸為深槽與塊石護坡。測驗河段見圖1。

1.3 八里江水文站測驗方式

八里江水文站采用巡測方式進行流量測驗。根據(jù)長江水利委員會水文局長江下游水文水資源勘測局下發(fā)的《水文測驗任務(wù)書》要求，當(dāng)長江漢口水文站斷面流量不小于40 000 m3/s時進行流量巡測?，F(xiàn)該站流量測驗方法主要為走航式聲學(xué)多普勒流速剖面儀 （ADCP） 測流，測驗設(shè)備主要為瑞江ADCP。

2 八里江流量與九江湖口流量關(guān)系

2.1 八里江上游兩站測站概況

（1）九江水文站。測驗斷面在基本水尺斷面下游1 086 m，下游30 km是鄱陽湖的出口站——湖口水文站。斷面下游1 560 m有鎖江樓，其位置突出，江右岸可形成節(jié)點，形成良好的低水控制，汛期出現(xiàn)大洪水后，斷面沖淤變化較大。斷面下游9 km為張家洲，分長江為南、北兩水道，南水道受鄱陽湖出流的壅水影響較嚴重，河床漸漸淤淺。

（2）湖口水文站。測驗斷面在基本水尺斷面上游777 m處，距河口約1 km，左岸有灘地，建有圩堤，右岸有上、下石鐘山分居斷面上、下游，且下石鐘山突出于河口。緊靠斷面右岸上端建有汽車輪渡碼頭，伸延至起點距1 230 m處。河床較穩(wěn)定，左岸為灘地有堤防，河床稍有左淤右沖趨勢，水面寬變幅為750 m 左右。每年3，4月進入桃花汛，水位漲勢較快。因距河口太近，汛期受長江來水頂托倒灌時水流紊亂影響，水位流量關(guān)系復(fù)雜。

2.2 斷面來水分析

由測站位置圖可看出，八里江斷面來水由九江斷面及湖口斷面匯入，中間無支流匯入?yún)R出。根據(jù)水量平衡，一般默認九江流量與湖口流量之和等于八里江流量。以下將對3站流量關(guān)系進行分析驗證。

2.3 三站流量關(guān)系驗證

由于八里江站測驗方式為巡測，實測資料較少，可供分析數(shù)據(jù)不足，但上游九江、湖口二站資料較齊全。設(shè)想通過驗證3站之間流量關(guān)系，從而補充計算得出較為連續(xù)的數(shù)據(jù)系列。

通過收集2013～2018年3站同步實測的流量資料，對三者流量關(guān)系進行驗證。收集八里江站施測流量時其他兩站當(dāng)天的實測流量之和，比較計算流量與實測流量的相對誤差。

2013～2018年3站同步實測資料共28次，主要分布在高水期。經(jīng)過相應(yīng)驗證計算，計算流量與實測流量最大相對誤差僅為8%，且相對誤差較大的測次一般出現(xiàn)在湖口站水流情況較為復(fù)雜時，其余測次相對誤差基本控制在±5%以內(nèi)。驗證計算結(jié)果見表1。通過誤差分析可基本驗證八里江站流量等于九江站流量與湖口站流量之和。

3 精度分析

3.1 數(shù)據(jù)系列分析

根據(jù)以上3站流量關(guān)系，擬通過九江站和湖口站的流量資料來計算獲得較為連續(xù)的八里江站流量數(shù)據(jù)。具體方法為收集2013～2018年湖口站實測流量及時間，將湖口站測流時間在九江站水位流量關(guān)系曲線上內(nèi)插相應(yīng)流量，然后將兩站流量相加得到八里江站流量。

從點繪的八里江站水位-流量關(guān)系圖中可見，線型帶寬很窄，可擬合為單一曲線。根據(jù)這6 a數(shù)據(jù)相關(guān)分析，其相關(guān)系數(shù)均趨近于1。擬合線見圖2。

3.2 單一曲線法試算

根據(jù)對以上數(shù)據(jù)系列的初步分析，選擇采用單一曲線法定線并進行各項誤差分析計算。各項誤差檢驗結(jié)果見表2。

SL 247-2020《水文資料整編規(guī)范》中5.3.2章節(jié)中規(guī)定，二類精度水文站采用單一曲線定線時，系統(tǒng)誤差應(yīng)小于±1%，隨機不確定度應(yīng)小于10%。由表2可見，所選取的數(shù)據(jù)定線精度均符合規(guī)范要求。

4 八里江站水位流量關(guān)系驗算

根據(jù)上文分析計算，八里江水文站水位流量關(guān)系采用單一曲線法定線是可行的。點繪2013～2018年所有水位流量點，繪制歷年綜合趨勢線，見圖3。由圖3可知，當(dāng)水位級在高水（17.00 m）以下時，點群密集且在趨勢線兩側(cè)分布較為均勻，高水以上點群相對分散，但偏離不大。

由于采用巡測方式，實測資料基本在高水時期，為提高精度定線，建議高水以上采用實測資料，高水以下采用歷年綜合線進行定線推流。

通過收集2019年6月20日至8月3日實測資料，進行相應(yīng)定線推流和分析進行驗證。歷年綜合線與2019年定線比較見圖4。

采用2019年水位流量關(guān)系線進行推流，與九江站和湖口站所得計算流量進行誤差分析計算。

2019年1～8月，日平均流量在有實測流量資料時段內(nèi)相對誤差為-2.5%～0.6%，其余用綜合線推求的時段內(nèi)相對誤差為-5%～8%，絕對誤差均小于10%，可驗證八里江水文站采用該方法推流合理可行。

5 結(jié) 語

通過對八里江站近幾年水位流量關(guān)系分析，并采用2019年資料驗證，結(jié)果表明：八里江站采用單一曲線法分析結(jié)果較好，滿足現(xiàn)行水文整編規(guī)范要求，可在今后工作中按單一曲線法布置測次。該方法能夠大幅度減少流量測次，降低測驗成本；還可以提高本站及相關(guān)測站的流量報汛精度，對今后流量在線監(jiān)測的實施有積極作用。但在中低水時實測資料較少，建議在中低水時補充測次收集數(shù)據(jù)，以完善歷年綜合線，提高定線精度。

參考文獻：

［1］ 李世強，鄒紅梅.長江中游螺山站水位流量關(guān)系分析［J］.人民長江，2011，42（6）：87-89.

［2］ 楊遠寧.王家會水文站流量巡測可行性分析論證［J］.山西水利科技，2018（4）：50-53.

［3］ 郭希望，陳劍池，鄒寧，等.長江中下游主要水文站水位流量關(guān)系研究［J］.人民長江，2006，37（9）：68-71.

（編輯：李 慧）

Study on stage-discharge relationship of Balijiang Hydrometric Station in mainstream of lower reaches of Yangtze River

XIE Yalei，KE Lili，XIE Bo

（Lower Changjiang River Bureau of Hydrological and Water Resources Survey，Bureau of Hydrology，Changjiang Water Resources Commission，Jiujiang 332000，China）Abstract：

Balijiang Hydrometric Station located in the mainstream of the lower reaches of Yangtze River.It is an important controlling station at the downstream of Poyang Lake into Yangtze River.At present，the discharge measurement method is tour gauging，and the measured data are mainly concentrated in the high water period.In order to meet the requirements of on-line monitoring in the future，it is necessary to analyze the water-level discharge relation.The relation was determined and the statistic verification was carried out based on consecutive and reliable data obtained by reasonable trail calculation and analysis.The results showed that the single curve method can be applied to stage-discharge relation of Balijiang Hydrometric Station，which met the requirements of the current hydrological integration specifications.The method can assist in the arrangement of flow measuring，improve the accuracy of flood forecasting and implement flow online monitoring in the future.

Key words：

water-level discharge relation； single curve method； Balijiang Hydrometric Station； lower reaches of Yangtze River

收稿日期：

2022-05-30

作者簡介：

謝雅蕾，女，工程師，主要從事水文水資源勘測工作。E-mail：renee_zx@icloud.com