石頭水文站歷年水位流量關(guān)系曲線綜合分析

千基斌

(牡丹江水文局，黑龍江牡丹江157000)

石頭水文站歷年水位流量關(guān)系曲線綜合分析

千基斌

(牡丹江水文局，黑龍江牡丹江157000)

石頭水文站位于黑龍江省寧安市石巖鎮(zhèn)，是牡丹江干流重要控制水文站，集水面積13 771 km2。文章通過對石頭水文站歷年水位流量關(guān)系曲線進行合理性分析，為石頭水文站實現(xiàn)流量間測，提高工作效率，合理配置區(qū)域水文監(jiān)測的人力和物力資源提供了依據(jù)。

石頭水文站;水位流量關(guān)系曲線;合理性檢查;綜合分析

1 流域概況

流域概況主要有以下5個方面:自然地理特征、水文氣象特征、水利工程情況、河段形式及斷面情況和洪水特性及河流特性。

1.1 自然地理特征

石頭水文站位于黑龍江省寧安市石巖鎮(zhèn)，地理位置 E129°20'，N44°10'，是牡丹江干流重要控制水文站，集水面積13 771 km2。流域內(nèi)山地占89%，森林占46%。

水文站上游多為原始森林，沿河兩岸多為耕地，土壤大部分為砂壤土，主要支流有馬連河、爾站河、鏡泊湖。馬連河集水面積720 km2，爾站河集水面積1 100 km2。

1.2 水文氣象特征

本站地處中緯度寒溫帶，屬于大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。

由于受太平洋季風(fēng)和西伯利亞高氣壓所控制，日照充足，氣候濕潤，天氣變化多端，春秋多風(fēng)，夏季炎熱多雨，冬季嚴(yán)寒干燥。

降水主要集中在汛期6—9月，平均降水量為372.8 mm，占年平均降水量的66.5%。

1.3 水利工程情況

本站上游58 km處有鏡泊湖發(fā)電站，1943年建成。

壩址以上流域面積11 820 km2，河長285 km，水庫正常蓄水位353.50m，相應(yīng)庫容16.25 億 m3，裝機總?cè)萘?6 MW。

石巖電站位于寧安市石巖鎮(zhèn)內(nèi)，在基本水尺斷面上游500 m處，為河床式小水電站，壩址控制流域面積1.4萬 km2，攔江壩為長123m，高10.6 m漿砌石溢流壩，裝機12臺總?cè)萘? MW。

1.4 河段形式及斷面情況

本站河段為S形，順直長度1 km。順直段上游有彎道、支流、淺灘，下游有彎道和急流。基本水尺斷面上下游500 m內(nèi)，斷面變化很小，沖淤甚微，斷面呈U形，河床為砂卵石，無雜草灌木，右岸為塊石陡壁，左岸為平緩坡地。

1.5 洪水特性及河流特性

石頭水文站的洪水大多數(shù)受南來臺風(fēng)和低氣壓合并的影響，為典型的雨洪徑流，年最大洪峰集中在汛期7—9月，尤以8—9月份最為集中。洪水過程多為單式洪峰，洪峰停留時間一般2 h左右，漲落水歷時較短，一般在1～2 d，峰型較瘦。水位漲落變化劇烈，無漫灘。洪水時受上游彎道控制，中低水時受下游淺灘控制，水位流量關(guān)系呈單一曲線。

除特大洪水外，一般洪水因受鏡泊湖及沿江調(diào)蓄水量的影響，洪水漲落較緩，洪峰流量同洪水總量相比相對較小。

建站53 a來，只有1978和1979年受水草影響，水位流量關(guān)系出現(xiàn)二條線，其余51 a均為單一穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線。

2 水位流量關(guān)系曲線合理性檢查及分析

為論證和檢驗石頭水文站51 a所定的水位流量關(guān)系曲線的合理性是否符合水文要素的變化規(guī)律和本站河流特性，本文以建站51 a的實測流量關(guān)系曲線為例，分別采用3種方法來進行分析檢驗。

3種方法分別為:2012年水位流量關(guān)系曲線與歷年關(guān)系曲線合理性對照檢查、各相鄰年份水位流量關(guān)系曲線合理性對照檢查和逐年水位流量關(guān)系曲線與歷年綜合關(guān)系曲線分析。

2.1 2012年水位流量關(guān)系曲線與歷年關(guān)系曲線合理性對照檢查

為了確定水位流量關(guān)系曲線的合理性，選擇51 a的實測數(shù)據(jù)繪制歷年水位—流量關(guān)系曲線，將2012年的水位—流量關(guān)系曲線與歷年關(guān)系曲線對比分析［1］。

由圖1可見，本年水位流量關(guān)系曲線與歷年水位流量關(guān)系曲線基本重合，無明顯系統(tǒng)偏離，定線精度滿足水文資料整編規(guī)范SL247—1999，水位流量關(guān)系定線精度指標(biāo)表1和表2水位流量關(guān)系合并定線精度指標(biāo)。這說明本年水位流量關(guān)系曲線定線合理，保持了歷年穩(wěn)定。2012年石頭站水位流量關(guān)系曲線與歷年關(guān)系曲線最大偏離差值統(tǒng)計表，見表1。

表中可見低水位級偏差大些，相對誤差在水位級91.20 m處有2 次、91.25 m處有 18 次、91.35 m處有8次、91.50 m處有 6次、92.00 m處有 4次;中水92.50 m處有9 次、92.75 m處有10 次、93 m以上有7次。高水基本重合。

總體看來，51 a的資料相對誤差基本都≤±8%，這說明定線合理。

圖1 2012年水位流量關(guān)系曲線與歷年關(guān)系圖

表1 2012年石頭站水位流量關(guān)系曲線與歷年關(guān)系曲線最大偏離差值統(tǒng)計表

2.2 各相鄰年份水位流量關(guān)系曲線合理性對照檢查

根據(jù)實測資料繪制相鄰年份的水位—流量關(guān)系曲線，見圖2。

從各相鄰年份的水位流量關(guān)系曲線圖中，可以很明顯的發(fā)現(xiàn)，相同流量級對應(yīng)的偏差無系統(tǒng)偏離，可見歷年的水位流量關(guān)系曲線線型一致，分布都密集在一個區(qū)域中，高、中、低水變幅小，這說明水位流量關(guān)系具有良好的相關(guān)性［2］。在表2相鄰年份水位流量關(guān)系曲線最大偏離差統(tǒng)計表中可見，低水位級，水位在90.94～92.00 m只有14次超過±8%范圍。中水位級，水位在92.00～93.50 m超過 ±5%的有14次。高水位級，水位在93.50 m以上只有8次超過±4%的允許范圍。這說明各相鄰年份的曲線變化很小，水位流量關(guān)系曲線逐年緩慢變化，符合水文資料整編規(guī)范 SL247—1999 中表 2.3.2-1 和表2.3.2-2規(guī)定的水位流量關(guān)系定線精度指標(biāo)，說明定線合理。

圖2 相鄰年份H～Q關(guān)系線

表2 石頭站各相鄰年份水位流量關(guān)系曲線最大偏離差值統(tǒng)計表

2.3 逐年水位流量關(guān)系曲線與歷年綜合關(guān)系曲線分析

確定水位流量關(guān)系曲線的定線合理性，繪制歷年綜合關(guān)系曲線，將逐年水位流量關(guān)系線與歷年綜合關(guān)系曲線進行對比分析。

由圖3可見，逐年水位流量關(guān)系與歷年關(guān)系曲線基本重合，無明顯系統(tǒng)偏離，說明各年水位流量關(guān)系定線合理，符合水文資料整編規(guī)范SL247—1999中表2.3.2-1 和表 2.3.2-2 中規(guī)定的水位流量關(guān)系定線精度指標(biāo)。

從表3逐年水位流量關(guān)系曲線與歷年綜合曲線最大偏離差統(tǒng)計表中可見，51 a中，低水位級90.94～92.00 m只有8次超過允許誤差，中水位級92.00～93.50 m只有5次超過允許誤差，高水位級只有4次超過允許誤差。

縱觀51 a水位流量關(guān)系曲線的變化可見，相對誤差在低水位級基本都≤±8%，在中水位級≤±5%，在高水位級≤±4%，符合規(guī)范要求。

圖3 歷年綜合H～Q關(guān)系線

表3 石頭站各相鄰年份水位流量關(guān)系曲線最大偏離差值統(tǒng)計表

3 結(jié)語

本文通過對石頭相鄰年份水位流量關(guān)系曲線、歷年綜合曲線及本年對各年水位流量關(guān)系曲線的分析中可見，各年所定的水位流量關(guān)系曲線是合理、穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線，符合本站河流特性。

說明石頭水文站的測流斷面穩(wěn)定，測驗河段控制條件好，水位流量關(guān)系曲線多年均為單一線。所以，石頭水文站可以開展流量間測，既能提高工作效率，又能合理配置區(qū)域水文監(jiān)測的人力和物力資源。

［1］梁秋明.凌王水文站水位流量關(guān)系曲線單值化分析［J］.廣西水利水電，2014(01):25-27.

［2］喇承芳，陳國梁，郭西軍.黃河安寧渡水文站水位～流量關(guān)系曲線高水延長分析探討［J］.甘肅水利水電技術(shù)，2010，40(11):03-05.

P333.1

B

1007-7596(2014)07-0080-03

2014-03-05

千基斌(1959-)，男，黑龍江牡丹江人，助理工程師。