吉林省水文分區(qū)及檢驗方法研究

趙晶東，許冬梅，徐鵬云

（1.吉林省水文水資源局，吉林 長春 130022；2.長春水文水資源勘測局，吉林 長春 130022；3.吉林省水文水資源局延邊分局，吉林 延邊133000）

1 水文分區(qū)的目的

水文分區(qū)是水文站網(wǎng)規(guī)劃的基礎，其目的在于從空間上揭示水文特征的相似與差異、共性與個性，以便經濟合理地布設區(qū)域代表水文站網(wǎng)。

通常的水文分區(qū)主要是指為面上布設區(qū)域代表站，以滿足內插徑流特征值為目的區(qū)劃，為區(qū)域代表站網(wǎng)規(guī)劃服務。即根據(jù)地區(qū)的氣候、水文特征和自然地理條件，所劃分的不同水文區(qū)域。在同一水文分區(qū)內，同類水體具有相似的水文特征和變化規(guī)律，或在水文要素和自然地理特征間有良好的關系，以便在分區(qū)內合理布設測站。

2 水文分區(qū)方法

水文分區(qū)方法可用暴雨洪水產匯流參數(shù)分析法、新安江模型法、主成份聚類分析法、多元回歸法等方法。

吉林省水文站網(wǎng)規(guī)劃，其水文分區(qū)方法采用暴雨洪水產匯流參數(shù)分析法（主要是匯流參數(shù)），并結合自然地理情況和河系完整性，將全省劃為4個水文分區(qū)，見表1。

吉林省本次水文分區(qū)，方法為選用具有代表性的區(qū)域代表水文站，采用暴雨洪水產匯流參數(shù)分析法，通過對區(qū)域代表站單站產匯流分析，得到單站穩(wěn)定的產匯流參數(shù)，然后進行地理綜合，檢驗水文分區(qū)的合理性，并為區(qū)域代表水文站網(wǎng)的布設提供依據(jù)。

2.1 測站代表性檢驗

參加分析的區(qū)域代表站，必須進行測站代表性檢驗。一個水文站是否具有代表性，首先決定于它是否滿足設站目的，其次是該站能否具備一個水文站應有的設站條件和能否收集到一定精度的資料，兩者不可缺一，否則將降低或喪失測站的代表性。

在滿足設站目的和設站條件的情況下，對實測資料樣本進行抽樣誤差檢驗，其抽樣誤差在允許范圍10%～15%之內，且保證率不低于70%，如受水利工程影響則需進行還原，當滿足以上條件時，該站具有代表性，可參加水文分區(qū)分析。

2.2 單站產匯流分析

2.2.1 資料選用

參加分析的25個水文站，各站自設站年份起至2003年止，當設站年數(shù)大于30年的水文站，選30～50次汛期暴雨洪水；當設站年數(shù)小于等于30年的水文站，選20～30次汛期暴雨洪水；歷史最大、次大、洪峰模數(shù)大于等于2.0的全部選上?？傊a流分析點據(jù)不能少于30點，匯流分析點據(jù)不能少于15點。所選資料質量可靠。

2.2.2 分析步驟

根據(jù)蓄滿產流原理，產流分析建立單站P＋Pa～R，Rc/tc-fc關系線，并評定誤差，要求單站合格率大于等于70%。匯流分析用推理峰量法和推理過程線法，分別建立R上均/tc均-m和Q凈/F-m關系線，要求單站合格率大于等于70%（分析方法和分析中的參數(shù)如 Pa始，Im，n，b，Nc等，全省采用統(tǒng)一值）。單站產匯流成果見表2。

表1 吉林省水文分區(qū)表

從表2中可看出，25站產匯流成果良好。產流合格率最高95.8%，最低70.0%；穩(wěn)定下滲率合格率最高100%，最低71.9%；匯流合格率最高84.4%，最低57.1%（受水利工程影響）。另有2個水文站由于受水利工程影響無法還原和未測到大洪水（分析洪水其洪峰模數(shù)小于0.5），未得到穩(wěn)定的匯流參數(shù)。

3 水文分區(qū)檢驗

將經審查合格的單站產匯流分析成果，按水文分區(qū)點繪同一水文分區(qū)內P＋Pa-R，Rc/tc-fc，m-L/J1/3關系圖。式中 m為匯流參數(shù)；L為主河長，km；J為主河坡降。求出m經驗公式。并進行檢驗，檢驗主要針對大洪水進行，如果檢驗結果符合要求，則認為原水文分區(qū)是合理的，否則需進行適當修正或重新進行水文分區(qū)（各分區(qū)關系圖略）。

3.1 降雨徑流關系地理綜合檢驗

將同一水文分區(qū)內所有參加單站P＋Pa-R的點據(jù)全部點上，注明站點符號，據(jù)此通過點群中心定出綜合線，然后進行檢驗，并統(tǒng)計合格率。檢驗只選每站10場大洪水或較大洪水，用實測P＋Pa查綜合圖，得到R查并與R實比較，統(tǒng)計誤差和合格率，成果見表3。從表3中可看出，4個水文分區(qū)綜合成果良好，產流綜合后檢驗合格率分別為63.3%，63.3%，76.0%，98.0%（各分區(qū)關系圖略）。

3.2 精度評定

由于綜合采用的方法是非線性相關，參加綜合的參數(shù)又是通過某個概念性模型反演而得的，所以地理綜合的精度就不能用線性相關的參數(shù)來描述，而要通過還原計算來評定。在中小流域的水文分析計算中，大洪水的洪峰流量對工程影響很突出，因此還原計算主要是指對各流域的大洪水洪峰流量的還原計算。

3.3 參加還原計算的取樣標準和精度指標計算

選擇各站實測洪峰模數(shù)大于等于2.0的洪水，如沒有則選實測最大洪峰流量參加還原計算。對于未得到m穩(wěn)的單站，不參加還原計算。

表2 吉林省水文分區(qū)單站產匯流成果表

設參加地理綜合的還原計算誤差δQ=式中P為合格率；m為合格次數(shù)；n為參加還原計算的總次數(shù)。

如果以上檢驗合格率較高，則說明水文分區(qū)檢驗成功。即原水文分區(qū)是合理的，否則需進行適當修正。所得到的m經驗公式反映了同一水文分區(qū)暴雨洪水產匯流參數(shù)的地理變化規(guī)律，今后可利用此公式推求移用分區(qū)內任何地點的水文資料?，F(xiàn)將吉林省的4個水文分區(qū)單站產流和水文分區(qū)檢驗成果見表3。

通過表3可見，檢驗方法和成果都良好，檢驗合格率4個水文分區(qū)全部大于等于60.0%。且實測過程與模擬過程吻合較好。

4 結語

1）通過檢驗，吉林省水文分區(qū)是合理的，所布設的區(qū)域代表水文站也具有代表性；說明吉林省用暴雨洪水產匯流分析法進行水文分區(qū)是可行的。

2）通過檢驗，得到吉林省各個水文分區(qū)的暴雨洪水產匯流參數(shù)地理變化規(guī)律，解決了各個水文分區(qū)內任何地點對水文資料的移用，具有實用價值。

3）為吉林省區(qū)域代表水文站網(wǎng)的合理布設提供了科學依據(jù)。