湯旺河流域水文資料的“三性”分析

石 月

(綏化水文局，黑龍江 綏化 152053)

湯旺河流域水文資料的“三性”分析

石 月

(綏化水文局，黑龍江 綏化 152053)

流域水文資料在實際應用于各類建設項目的水文咨詢和水資源論證時必須事先對資料的代表性、可靠性和一致性進行分析，這是進行大范圍水文數(shù)據(jù)計算分析的重要前提條件之一。文章以湯旺河干支流實際水文控制站降雨和徑流歷年數(shù)據(jù)為例，對流域水文資料的“三性”特征進行了初步分析，得出了具體客觀的分析結論，為進一步科學合理地開發(fā)利用流域水資源提供了必要支持和保證。

湯旺河流域；水文資料；代表性；可靠性；一致性；統(tǒng)計分析

0 前 言

水文資料的“三性”是指資料的代表性、可靠性和一致性。對水文資料進行“三性”分析屬于水文資料合理性檢查工作內容之一，目的是使水文資料精度達到各類建設或規(guī)劃、科研項目對水文資料的使用要求，避免所用水文資料失真，保證項目的規(guī)劃或設計更加科學合理[1]。

資料代表性分析主要是研究流域資料系列長度是否滿足要求，避免出現(xiàn)較大的抽樣誤差；可靠性分析主要是流域資料來源、測驗方法、整編精度和水量平衡方面的檢查；一致性分析是判斷流域在人類活動影響明顯或流域天然下墊面環(huán)境有較大改變時資料系列的年際間是否存在系統(tǒng)偏差，各項分析方法應以相關行業(yè)技術準則和規(guī)范為依據(jù)。

1 流域資料代表性分析

資料代表性一般用流域內長系列降雨資料分析，具體方法有累積平均法、差積曲線法、方差分析法、統(tǒng)計參數(shù)對比法等。

本文代表站分別選用流域干流上、中、下游3個站和主要支流的2個代表站，資料系列長度均>50a，從以下4個方面進行資料系列代表性分析。湯旺河流域水系見圖1。

1.1 統(tǒng)計參數(shù)的穩(wěn)定性分析

各站均以長系列末端2012年為終點，以年降水量逐年向前計算累積平均值和變差系數(shù)Cv值，從圖2～圖4可見，流域內個代表站降水量豐枯變化規(guī)律基本一致，年降水量均值和Cv值變化達到穩(wěn)定的時間約為20a(1994—2012)，說明從統(tǒng)計參數(shù)穩(wěn)定性分析來看，流域內50a資料系列具有足夠的代表性，非代表站20a以上系列資料也有一定的代表性[2]。

圖1 湯旺河流域水系簡圖

圖2 流域代表站年降水量差積曲線圖

圖4 流域代表雨量站年降水量Cv累積平均過程線圖

1.2 長短系列統(tǒng)計參數(shù)的對比分析

1.3 長短系列不同年型的頻次分析

將各站數(shù)據(jù)樣本系列進行適線，將適線后長系列的頻率曲線代表總體分布，按頻率小于12.5%、12.5%～37.5%、37.5%～62.5%、62.5%～87.5%和大于87.5%的年降水量分別劃分為平水年、偏豐水年、平水年、偏枯水年和枯水年5種年型，統(tǒng)計不同系列出現(xiàn)的頻次，分析短系列的代表性。若短系列5種類型出現(xiàn)的頻次接近于長系列的頻次分布，則認為代表性較好。

從表2可知，流域內五營、晨明、帶嶺站30a系列資料代表性較好，翠巒、伊春站40a系列資料代表性較好。

表1 流域代表站年降水量長短系列統(tǒng)計參數(shù)誤差統(tǒng)計表

表2 流域代表站年降水量長短系列豐、平、枯水年頻次分析統(tǒng)計表

1.4 連豐、連枯水年分析

由表3可見，各地代表站40a系列資料的連豐、連枯情況與長系列相似。

2 流域資料可靠性分析

流域資料的可靠性是指資料的正確與否，應從資料來源、測驗方法、整編精度和水量平衡等方面進行檢查。經分析，流域代表站資料均為整編后水文年鑒刊印成果，流域干支流各代表站徑流模數(shù)在7.81～9.73，相差較小，流域各站歷年斷面變化較小，水位流量關系穩(wěn)定，因此說明流域資料可靠性較高[3]。湯旺河干流流量與集水面積關系見圖5。晨明站1977、1985、2005年大斷面見圖6。

3 流域資料一致性分析

資料的一致性是指資料系列的條件要一致，主要從受人類活動影響(水利工程)導致的下墊面環(huán)境改變來分析，如果資料系列變化明顯，則應統(tǒng)一修正到現(xiàn)狀下墊面條件下來[4]。由圖7～圖9可見，流域代表站伊春站年徑流深與年降水量的關系存在年代間的系統(tǒng)偏差，呈現(xiàn)整體偏小的變化趨勢，偏離原因較復雜，與流域內生產生活用水增加、森林植被覆蓋率降低和流域內興安湖水庫的投入使用都有關系。數(shù)據(jù)點群外包線偏離明顯，且主要偏離點據(jù)年代時間比較明確，因此該站年徑流系列在實際使用時應做一致性修正，不同時期徑流衰減率和修正系數(shù)計算見表4。

南岔站和晨明站雖然年降雨徑流關系比較散亂，但外包線點據(jù)在時間上不存在明顯的連續(xù)性，也就是說無明顯的年代間系統(tǒng)偏離現(xiàn)象，點據(jù)偏大或偏小具有較強的隨機性而無趨勢性，具體原因有待探索，因此這兩個站不需進行數(shù)據(jù)一致性修正。

圖5 湯旺河干流流量與集水面積關系圖

圖6 晨明站1977、1985、2005年大斷面圖

站名年數(shù)系列連豐水年連豐次數(shù)(2a以上)最長年數(shù)連枯水年連枯次數(shù)(2a以上)最長年數(shù)五營561957—20125373401973—20123463301983—20122242201993—20121232伊春481965—20126445401973—20126445301983—20125333201993—20122432翠巒501963—20125354401973—20124245301983—20124235201993—20122234晨明601953—20128344401973—20125335301983—20123324201993—20122324帶嶺531960—20126255401973—20124244301983—20123234201993—20122234

表4 湯旺河流域伊春站不同年降水量對應徑流深衰減率和修正系數(shù)

備注：1.修正時間系列為20世紀60—70年代系列數(shù)據(jù)；2.α=[(R1-R2)/R1]×100%，β=R2/R1；3.R1為前期徑流深，R2為近期徑流深。

4 結 語

經分析可知，流域資料不僅具有較強的可靠性，而且代表性也較高，短系列資料在30a以上即可滿足要求。在資料一致性分析方面僅支流伊春河流域前期部分徑流資料需進行一致性修正，其余徑流資料可以直接使用。本文對流域水文資料的“三性”分析僅局限于傳統(tǒng)手段和方法，對一些問題的認識和看法還比較膚淺，所述結論僅供參考。

圖7 伊春站降水徑流關系曲線圖

圖8 南岔站降水徑流關系圖

圖9 晨明站降水徑流關系圖

[1]金光炎.水文水資源隨機分析[M].北京：中國科學技術出版社，1992：35-65.

[2]黑龍江省水利廳.黑龍江省水文圖集[M].哈爾濱：黑龍江省水利廳，1996.

[3]黑龍江省水文總站.黑龍江省水資源研究[M].哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1991：7-14.

[4]水利部水資源管理司.建設項目水資源論證培訓教材[M].北京：中國水利水電出版社，2005：79-92.

1007-7596(2015)01-0016-04

2014-10-13

石月(1977-)，女，黑龍江綏化人，工程師。

TV

B