卡倫山站暢流期流量巡測可行性分析

吳高莊，柳 恒，劉陽明，閆 梅

（松遼委水文局黑龍江上游局，黑龍江 黑河 164300）

目前，黑龍江卡倫山水文站已積累了23年的實測資料，本站測驗斷面相對穩定，水位流量關系呈單一曲線，而且歷年來水位流量關系線比較穩定，為卡倫山站開展巡測分析提供了可行條件。

1 測站基本概況及特性

1.1 測站位置及特性

卡倫山水文站位于黑龍江流域黑龍江水系黑龍江干流中上游交界處，俄羅斯澤雅河口下游18.9 km處，至河口1899 km，是黑龍江干流澤雅河口下游控制站。本站所處地域屬寒溫帶大陸性季風氣候，春季干旱多大風，夏季溫熱多雨，秋季晴冷溫差大，冬季嚴寒而漫長，年平均氣溫為0℃左右，年平均降水量一般在500 mm左右，降水多集中在6—9月，占全年降水量的70%～80%左右。

1.2 設站目的及任務

卡倫山水文站設立于1987年6月，該站主要任務是完成黑龍江干流上游水位、流量、泥沙顆分、水質監測、水溫、降水、蒸發、氣溫、冰流量等測驗項目，收集黑龍江干流水文資料，為黑龍江中下游的防凌、防洪提供水情信息。

1.3 斷面控制情況

本站基本水尺斷面與測流斷面為同一斷面，流向與斷面垂直，河道順直，長約2500 m，深槽偏于右岸，平水時河寬約900 m，最大水深約7.0 m，汛期斷面最大含沙量不超過500 g/m3，水位流量關系線為單一直線。河段比降較小，在0.014%～0.005%間變化。卡倫山測驗斷面附近沒有任何水利工程設施，屬天然河道。

1.4 歷年測驗方法

全年采用流速儀法進行測驗，暢流期以水文測驗船舶作為載體、六分儀定位，利用流速面積法原理獲得流量，平均測次在15～20次，單次測流歷時約200 min。封凍期采用懸索懸吊流速儀進行測驗。近幾年逐漸采用微機測流系統、聲學多普勒流速儀（ADP）等先進的技術設備進行水文測驗。

2 巡測條件與可行性分析

2.1 資料系列選取

本次分析取樣選用1993—2006年水位流量實測資料，資料系列長度滿足SL 195-97《水文巡測規范》的要求。

1993—2006年暢流期共施測流量274次，主要以流速儀法為主。歷年實測流量水位變幅為7.52 m，歷年水位變幅為8.58 m，歷年實測流量水位變幅完全控制了歷年水位變幅的80%。按GB50179-93《河流流量測驗規范》中流量測驗的水位級劃分，以頻率分析計算作為基本依據。分析1988—2006年實測資料，得到高中低水：92.47 m以上為高水，89.20～92.47 m 為中水，86.74～89.20 m為低水，86.74 m以下為枯水。卡倫山站年水位變幅見表1。

表1 卡倫山站年水位變幅表

2.2 歷年大斷面資料分析

該站河床由沙卵石組成，斷面沖淤變化不大，從建站以來歷年實測大斷面成果中，選擇1993，1996，1998，2003，2006 年實測大斷面成果，點繪于同張圖上進行比較，可以看出，測驗斷面基本穩定，只是在起點距250～600 m處略有淤積及沖刷變化，但從歷年測驗成果看，斷面面積基本未發生變化，歷年水位面積關系點據可定一條穩定的單一曲線。

2.3 歷年水位流量綜合關系曲線分析檢驗

將卡倫山站歷年實測水位流量關系點據點繪于圖上，可以看出歷年水位流量點據密集，分布呈帶狀，無明顯偏離（見圖1）。過點群中心定出一條綜合水位流量關系線。為保證所定綜合水位流量關系線的正確性，按國際標準ISO1100/2的要求進行了符號檢驗、適線檢驗、偏離數值檢驗。水位流量關系線系統誤差為0.12%，隨機不確定度為6.88%，符合水位流量關系線分析檢驗標準要求。

2.4 歷年水位流量關系與綜合水位流量關系曲線分析檢驗

圖1 卡倫山站綜合水位流量關系線

將1993—2006年歷年水位流量關系曲線與綜合水位流量關系曲線進行分析檢驗，通過隨機不確定度的分析，其中1996，2005年的隨機不確定度稍大，其它都基本符合檢驗要求。1996，2005年暢流期水位變幅小且實測流量數據中低水部分有個別突出點，導致與綜合線隨機不確定度偏大。卡倫山站實測流量點據隨機不確定度見表2。

表2 卡倫山站實測流量點據隨機不確定度表

對各年水位流量關系線與歷年綜合線進行偏離誤差分析，各年水位流量關系線偏離綜合水位流量關系線誤差值滿足流量巡測允許誤差指標規定的允許誤差，見表3，4。

2.5 各種時段徑流總量誤差

用各當年水位流量關系線與綜合水位流量關系推流，所求各種時段徑流總量誤差包括年徑流總量誤差、汛期徑流總量誤差、一次洪水徑流量誤差等進行分析（見表5，各誤差分析表略去）。

對各種時段總量誤差分析，誤差符合允許誤差規定。從各種時段總量誤差看，年徑流總量、汛期總量、一次洪水總量的各年誤差除1996，1999，2005，2006年外，均符合允許誤差指標。1996，1999，2005，2006年暢流期測驗時段內水位變幅較小，實測流量數據有限，使其水位流量關系要進行高低水延長，增大了與綜合水位流量關系的誤差，導致其年徑流總量、汛期徑流總量、一次洪水總量受到影響。

表3 各當年線與綜合線相對誤差表

表4 流量巡測關系曲線偏離允許誤差指標%

表5 時段總量允許誤差指標 %

3 結語

1）卡倫山站歷年水位流量關系可定一條穩定的綜合水位流量關系線。

2）滿足單值化關系點據對當年和歷年綜合單值化關系線的定線誤差。

3）除受到暢流期測驗時段內水位變幅小的年份，85%的年份滿足各種時段總量的誤差。

4）卡倫山站已有23年實測資料，實測流量水位變幅已控制了歷年水位變幅的80%以上，而且各年的水位流量關系曲線與歷年綜合曲線間的最大偏離不超過巡測規范規定的允許誤差，可實行巡測。

5）根據以上分析，卡倫山站可實行流量巡測，停測2年測一年，停測年份用歷年綜合水位流量關系線推流。

6）停測期間如發生特大洪水或測站控制條件明顯變化，應恢復正常測驗。

7）汛期使用綜合水位流量關系表報汛。