田頭站水位級分析和劃分

潘紅

摘 要：田頭水文站為上猶江控制站，需要根據不同水位級，來制定相應的測流手段，尤其是在高水位時更為重要。文章用水位流量關系曲線方法分析和劃分水位級。

關鍵詞：水位級分析和劃分；斷面穩定分析；水位流量關系曲線分析

1 測站基本情況

田頭水文站設立于1954年4月，為上猶江控制站，地處南康市龍華鄉田頭村，東經：114°39′，北緯：25°47′，集水面積3209km2。水文觀測項目有水位、雨量、流量，為國家基本站，一類精度控制站。

測驗河段大致順直，河床為粗、細沙組成，有沖淤現象，斷面上游約80m、270m各有小溪匯入，下游600m處有峽口，形成高水控制。上游1500m左右有羅邊水電站。

該測流斷面受挖沙及水流沖刷影響嚴重，下游70m處原有一大沙洲，現已經消失，在2012年下半年開始，河床下切嚴重，斷面面積偏大，斷面不穩定。2013年二月上旬，由于斷面下游人工開挖河道，使下游峽口陡然下切，致本站測驗河床水位隨之大幅下切。

2 測站特性分析

2.1 斷面穩定性分析

連續選用田頭水文站近12年大斷面資料，2002-2011年選用汛前大斷面，2012、2013年汛前、汛后各一次，共14次大斷面資料。利用田頭站近14次的實測大斷面成果，點繪河底高程沿橫斷面分布圖，水位～面積關系線，確定水位～面積綜合線。

由圖1、圖2反映出：2002年-2012年上半年，田頭站斷面較穩定。2012年下半年，由于受河道挖沙影響所致，河床下切嚴重，斷面面積偏大，斷面不穩定，水位面積曲線向右偏移。每年（次）關系線與綜合線滿槽水位時（117.50m）的面積相對偏離百分數（A年-A綜）/A綜×100%，如表1。

從圖、表現可以看出，田頭站斷面屬局部經常性沖於，2002-2007年間，斷面不斷受到沖刷；2007-2008年斷面淤積；2009-2012年上半年屬于經常性沖於；2012年下半年開始受人工挖沙影響沖刷嚴重；2013年二月上旬，由于斷面下游人工開挖河道，使下游峽口陡然下切斷面變化較大。

2.2 水位流量關系曲線分析

連續選用田頭站12年的主要水位流量資料，其中實測流量的水位變幅已控制歷年（包括大水、枯水年份）水位變幅80%以上。點繪各年主要水位流量關系及綜合線。

通過對田頭站歷年水位流量主要關系分析，水位流量關系呈倒掃帚型；2002-2011年關系線分布較均勻，高水水位流量關系曲線趨向一致。但由于2012年開始斷面下切嚴重，水位流量關系曲線明顯偏右。每年水位流量關系線與綜合線在高水水位時（115.50m）的流量相對偏離百分數（A年-A綜）/A綜×100%，如表2。

3 水位級分析和劃分

收集了該站近60年來的水位流量資料，根據《河流流量測驗規范》，流量測驗的水位級劃分應以頻率分析計算作為基本依據。對一類精度的水文站，水位級的劃分可采用年特征值法并應符合下列規定：

（1）根據測站各年瞬時最高水位ZM，計算頻率和繪制頻率曲線，當頻率P為90%時，其對應的對位為高水位。

（2）根據測站各年瞬時最低水位Zm，計算頻率和繪制頻率曲線，當頻率P為10%時，其對應的對位為低水位。

由于斷面在2012年下半年之后變化較大，因而在重新劃分水位級時，采用流量頻率分析的方法，用流量推算水位。表3中設計流量推算的水位是根據2013年的水位流量曲線查得。用求推求水位的流量是通過綜合線所查的流量和頻率曲線所得的流量。綜合線所查高水水位流量為564m3/s，低水水位流量為243m3/s。歷年最大流量頻率曲線頻率P為90%時，流量為390m3/s；歷年最小流量頻率曲線頻率P為10%時，流量為14.7m3/s。

通過比較發現：采用設計流量推算水位（頻率曲線）與直接水位設計值偏小很多，用綜合線查得的流量推求水位與斷面下切相符。田頭水文站新的水位級劃分為高水：114.3m，低水113.2m。

4 分析結論

本次水位級劃分分析過程按照《河流流量測驗規范》進行的，但是由于斷面變化是從2012年下半年開始的，新的水位流量資料年限短，新的水位級劃分還需進一步論證。