尚德水文站巡測方案可行性分析

金 泉

（隴南水文水資源勘測局，甘肅 成縣 742500）

尚德水文站巡測方案可行性分析

金 泉

（隴南水文水資源勘測局，甘肅 成縣 742500）

為了更好的利用人力資源，改變傳統(tǒng)的測驗方式，按《水文巡測規(guī)范》對各項指標的要求，進行了測驗項目分析，最后得出了尚德水文站具備巡測方案的結(jié)論，為尚德水文站巡測提供了科學(xué)依據(jù)。

水位流量關(guān)系誤差；巡測；尚德水文站；輸沙率誤差

近年來，隨著全球氣候的變暖，大氣降水的循環(huán)過程也隨之發(fā)生了變化，甘肅省多條河流來水量逐年減少，時空分布極不均勻，水文工作的職能范圍不斷擴大。另外，隨著中小河流項目建設(shè)的實施，新建了許多雨量站、水位站、水文站，因此，測站和勘測局均顯得人員偏少、經(jīng)費緊張。為了適應(yīng)新形勢下水文發(fā)展的需要，在滿足水文測驗報汛規(guī)范和整編規(guī)范的前提下，改變測驗方式，減少測站常駐人員，加強站隊結(jié)合，整合了人力資源，提高了工作效率，優(yōu)化測站及勘測局之間的人員配置，加強中小河流項目管理、拓寬水文行業(yè)服務(wù)領(lǐng)域的唯一出路。

1 尚德水文站基本情況

由于修建漢坪嘴電站，回水淹沒蒿坪水文站，于2004年經(jīng)甘肅省水文水資源勘測局批準，由蒿坪水文站上遷18km重建而成。尚德水文站位于文縣尚德鎮(zhèn)水壩村，地理位置東經(jīng)104°53′，北緯 32°49′，至河口（白龍江）距離44km，距上游丹堡河河口距離為1.5km，尚德水文站斷面以上河長246.6km，集水面積為7970km2，是白水江下游站、國家重點站。212國道從站房前通過，交通便利，距干流上游文縣站10km。

1.1 河流概況

白水江是嘉陵江的二級支流，白龍江的一級支流。白水江發(fā)源于四川的弓崗嶺，沿岷山山脈自西北向東南，流經(jīng)南坪至刀口壩轉(zhuǎn)而南下，在柴門關(guān)出四川境，進入甘肅，轉(zhuǎn)向東流，經(jīng)文縣于文縣的玉壘鄉(xiāng)關(guān)頭壩村注入碧口水庫。流域呈羽狀。地勢西北高，東南低。地勢起伏較大。流域內(nèi)氣候溫暖濕潤，垂直分布明顯，植被良好，上游為原始森林，中下游灌木雜草繁茂，其中分布稀疏的林木。流域內(nèi)河水清澈，泥沙很小。干流平均坡降1.09‰。地勢起伏較大。

1.2 洪水特性及測驗項目

洪水主要由暴雨形成，產(chǎn)生漲落較為平緩的洪水過程。洪峰一般持續(xù)3～5天。水位流量關(guān)系受洪水漲落和斷面不經(jīng)常沖淤的影響，Z～Q關(guān)系低水有時呈二條或繩套關(guān)系曲線，中高水水位流量關(guān)系穩(wěn)定，呈單一或二條曲線，歷年Z～Q關(guān)系線趨勢一致。流域內(nèi)植被良好，河水清澈，泥沙很小。

測驗項目:水位、水溫、比降、流量、含沙量、輸沙率、降水、蒸發(fā)、水文調(diào)查等。定點洪水調(diào)查斷面有丹堡河葉枝壩段一處。管理委托雨量站有口頭壩、葉枝壩共2個雨量站。

重現(xiàn)期 10～20年一遇的較大洪水，流量在807～978m3/s之間；重現(xiàn)期 20～50年一遇的大洪水，流量在 978～1200m3/s之間；重現(xiàn)期大于 50年一遇的特大洪水，流量在 1200m3/s以上。

實測最大流量1080m3/s（1984.08.03），實測最大流速 6.76 m/s（1984.08.03），實測最大水深6.0 m（1984.08.03），實測最大含沙量 183kg/m3（1987.05.31）。（注:以上數(shù)據(jù)為蒿坪水文站實測，期間沒有較大的支流加入。）

2 水文測驗方式改變的依據(jù)

在保證水文資料的連續(xù)性、一致性、準確性、可靠性的前提下，遵守《水文勘測站隊結(jié)合測驗規(guī)范》、《水位觀測標準》、《河道流量測驗規(guī)范》、《懸移質(zhì)泥沙測驗規(guī)范》、《水文測驗手冊》、《降水量、蒸發(fā)量觀測規(guī)范》和《水文資料整編規(guī)范》等規(guī)范，依據(jù)《水文巡測規(guī)范》，通過對歷年資料分析與論證，在確保水文資料精度的前提下確定水文測驗方式改變的內(nèi)容和方案。

3 水文測驗方式改變的內(nèi)容

尚德水文站位于文縣尚德鎮(zhèn)水壩村，距離文縣水文站（巡測基地）10km，有212國道從水文站門前經(jīng)過，交通、通訊方便，能按水情變化施測流量，滿足 SL195-97《水文巡測規(guī)范》2.2.1.5巡測條件與要求的規(guī)定:即水位流量關(guān)系不呈單一線的測站，當距離巡測基地較近，交通、通訊方便，能按水情變化及時施測流量者。

根據(jù)實際情況，尚德水文站可實行全年巡測。巡測期間人員可根據(jù)勘測局及文縣巡測基地工作和人員配置情況由勘測局具體安排。每次巡測測驗工作由文縣巡測基地派人完成，尚德站站房及測驗設(shè)施設(shè)備可雇用臨時工保護管理。實行巡測后，原測驗項目不變。水位可采用雷達水位計觀測，降水可采用固態(tài)存儲雨量計觀測，水溫和蒸發(fā)（20cm及E601型蒸發(fā)器同步觀測）可采用委托觀測的方式。

枯水期流量測驗可采用每月定期（每月15日）巡測1次；汛期平水期每月巡測2～3次（參考雷達水位計水位變化情況靈活確定巡測時間）；洪水期巡測人員需及時趕赴測驗河段并視洪水用測驗設(shè)施情況選用合理的測驗方式施測流量，測次布設(shè)應(yīng)控制流量變化的完整過程并盡可能搶測到洪峰流量。

枯水期（一般在1～4月、11～12月）含沙量測驗停測，含沙量作0處理；在5～10月份在施測流量時同時進行單沙取樣，或參考水位變化過程適時派人專門巡測測取單沙，含沙量測次布設(shè)以能完整控制含沙量變化過程為原則。輸沙率測驗可在流量巡測時根據(jù)洪水情況選用全斷面混合法施測或與流量同時套測。

巡測資料整編:水位按照雷達水位計觀測資料進行整編；流量采用單一曲線法或臨時曲線法推流，如遇特殊情況，可根據(jù)實際情況確定推流方法。含沙量資料可采用單斷沙關(guān)系曲線法進行整編，停測期間含沙量作0處理。

4 改變測驗方式對資料系列影響分析評價

4.1 實行巡測后流量成果誤差分析

4.1.1 大斷面變化情況

將近5年尚德站汛后實測斷面圖套繪在一起，見圖1。由圖可以看出，該站近年來斷面沖於變化不大。

圖1 尚德水文站2010～2014年大斷面套繪圖

4.1.2 徑流量年內(nèi)分配

選取2007～2014年共8年流量資料作為巡測分析資料。資料中包括了豐平枯水年不同水情的資料，符合巡測分析資料要求。

根據(jù)2007～2014年流量資料統(tǒng)計分析，得到尚德水文站逐月徑流量年內(nèi)分配表見表1。可見徑流量年內(nèi)分配極不均勻。其中1～4月、11～12月徑流量占全年的29.5%，5～10月占全年的70.5%，7月份徑流量最大。占全年的14.1%。

4.1.3 流量成果誤差分析

根據(jù)該站多年的實測流量成果表和逐日平均流量表分析，枯水期1～4月以及11～12月流量較小且變化過程比較平緩，該站實行巡測后在該時段可確定每月15日定期施測一次流量，采用連實測流量過程線法進行整編。

實行巡測后，5～10月份流量測驗的方法以及測次的布設(shè)和駐守觀測時沒有什么區(qū)別，流量資料仍采用臨時曲線法進行整編。根據(jù)該站2007～2014年流量資料，以每月15日流量作為月平均流量，進行誤差統(tǒng)計分析，流量施測精簡前后對比，相對誤差 2007～2010年、2014年都比較小，2011～2013年有點偏大，但都控制在允許誤差范圍之內(nèi)。結(jié)果見表2。

表1 尚德水文站徑流量年內(nèi)分配表

表2 流量巡測前后誤差統(tǒng)計表

依據(jù)SL195-97《水文巡測規(guī)范》4.3.3.3的規(guī)定，時段總量允許誤差指標見表3。

表3時段總量允許誤差指標

尚德水文站為一類精度水文站，對照表2、表3，可以看出2007～2014年1～4月及11～12月以15日流量代替月平均流量推求的年總量相對誤差小于規(guī)范規(guī)定的時段總量允許誤差，因此上述流量巡測方案成果精度符合規(guī)范要求。

4.2 實行巡測后輸沙率成果誤差分析

實行巡測后5～10月份含沙量的測驗方法和測次布設(shè)原則沒有改變，因此只對枯期1～3月、11～12月輸沙率巡測成果誤差進行分析。選取2007～2014年輸沙率資料進行統(tǒng)計分析，其中1～3月、11～12月各年輸沙量均為0。各年枯水期1～4月、11～12月時段輸沙量及年輸沙量見4。

可以看出從 11月至翌年4月輸沙量很小，時段多年平均輸沙量僅占多年平均輸沙量的1.9%。因此該時段內(nèi)，含沙量可停測，停測期間的含沙量作0處理，當含沙量有顯著變化時，應(yīng)立即恢復(fù)觀測，派人巡測采取單樣含沙量。

表4 枯期輸沙量巡測成果誤差分析

5 巡測期間水情報汛方案

該站常年向省局報旬月降水量和旬月平均水位、流量。主要報汛項目見 2014年水情拍報一覽表。

表5 2014年水情拍報任務(wù)一覽表

巡測期間，可通過數(shù)據(jù)平臺查詢獲取尚德站雷達水位計觀測的瞬時水位和固態(tài)存儲雨量器觀測的時段降水量，通過查讀擬定的報汛曲線獲取流量（尚德站報汛曲線見圖2），從而得到報汛所需的各類數(shù)據(jù)。報汛曲線要根據(jù)實測流量資料隨時進行訂正。由文縣巡測基地安排專門人員擬定報文、校核報文并發(fā)送報文。

圖2 尚德水文站報汛曲線

6 實施方案

（1）可實行的水文測驗方式。尚德水文站距文縣水文巡測基地僅10km，且212國道從尚德水文站門前經(jīng)過，文縣水文基地距212國道也很近，交通便利，通訊條件也能保障。水文測驗方式可實行全年巡測方案。汛期根據(jù)水位變化及時施測。非汛期水位變化不大可定期施測。如遇特殊水情可派相關(guān)人員及時恢復(fù)觀測。

（2）水文站及委托雨量站管理方式。尚德水文站水文測驗方式改變?yōu)檠矞y后，水文站可委托專人保護管理，并由委托人觀測水溫、20cm口徑蒸發(fā)器蒸發(fā)量和E601型蒸發(fā)器蒸發(fā)量。原來由尚德水文站管理的葉枝壩和口頭壩兩個委托雨量站轉(zhuǎn)由文縣水文基地管理。

7 結(jié)論

經(jīng)上述對流量、輸沙率巡測后的誤差分析。其成果滿足SL195-97《水文巡測規(guī)范》中誤差允許指標的要求，因此尚德水文站水文測驗方式可實行全年巡測方案。并逐年及時進行資料分析，如出現(xiàn)其資料不具代表性超出誤差范圍，應(yīng)及時恢復(fù)常年駐測。

［1］SL195-97.水文巡測規(guī)范［S］.

［2］SL247-1999.水文資料整編規(guī)范［S］.

P332

：A

：1008-1305（2015）05-0056-04

DO I：10.3969/j.issn.1008-1305.2015.05.020

金 泉（1976年—），男，工程師。