水文站水位流量關(guān)系線高水延長的分析研究

張馨文

長江上游水文水資源勘測局

水文站水位流量關(guān)系線高水延長的分析研究

張馨文

長江上游水文水資源勘測局

為進(jìn)行準(zhǔn)確的洪水預(yù)報(bào)，時(shí)常參考的資料是水文站的水位流量關(guān)系線，當(dāng)現(xiàn)有的實(shí)測流量資料無法滿足高水時(shí)的水位流量關(guān)系定線時(shí)，需要進(jìn)行高水延長，文中就具體水文站的高水延長方法進(jìn)行了分析研究。

整編；水位流量關(guān)系；高水延長

1、問題的提出

根據(jù)2015年底預(yù)報(bào)的厄爾尼諾現(xiàn)象，2016年長江中上游可能會發(fā)生大汛，為確保長江上游的支流嘉陵江的洪水預(yù)報(bào)工作順利進(jìn)行，應(yīng)對嘉陵江各控制站的水位流量關(guān)系的高水部分進(jìn)行合理分析，將水位流量關(guān)系定線幅度延長到50年一遇。本文以長江委上游水文局北碚水文站為例進(jìn)行分析研究。

2、北碚水文站概況

北碚水文站位于嘉陵江觀音峽內(nèi)，為嘉陵江下游干流控制站，集水面積156736Km2，離河口距離53.0Km。中低水的水位流量關(guān)系受三峽電站和草街電站蓄放水影響，關(guān)系較紊亂，高水時(shí)的水位流量關(guān)系呈繩套線型。

3、北碚水文站水位流量關(guān)系的延長

根據(jù)《水文資料整編規(guī)范》中 “高水部分延長不應(yīng)超過當(dāng)年實(shí)測流量所占水位變幅的30%。如超過此現(xiàn)，至少用兩種方法進(jìn)行比較”。北碚水文站遷站以來實(shí)測最大流量為35700m3/s，根據(jù)重慶市合川區(qū)相關(guān)報(bào)告成果，50年一遇的洪水流量為46700m3/s，延長幅度達(dá)23.6%，為保險(xiǎn)起見，本文采用兩種方法對水位流量關(guān)系進(jìn)行高水延長，分別為面積流速法延長和謝才公式法延長。由于北碚水文站高水時(shí)期的水位流量關(guān)系為繩套曲線，帶寬較小，根據(jù)繩套趨勢走中線繪制綜合線后再進(jìn)行高水延長分析，以下圖表中的所有散點(diǎn)均為實(shí)測流量點(diǎn)。

3.1 面積流速法

根據(jù)北碚水文站實(shí)測資料，遷站以來最大流量為2011年的35700m3/s，將2011年全年實(shí)測流量的水位-流量(Z-Q)、水位-面積(Z-A)、水位-流速(Z-V)點(diǎn)點(diǎn)繪于坐標(biāo)格紙上，并于高水時(shí)進(jìn)行順勢延長，分別讀取水位相對應(yīng)的面積、流速，相乘即獲得相應(yīng)的水位流量關(guān)系，水位流量Z-Q關(guān)系圖見圖1。

圖1 水位流量高水延長后的關(guān)系線

3.2 謝才公式法延長

根據(jù)《水文資料整編規(guī)范》(SL247-2012)中謝才公式的延長方法：依據(jù)實(shí)測大斷面資料，計(jì)算各級水位的A(R為水力半徑)，并點(diǎn)會Z- A關(guān)系曲線。根據(jù)實(shí)測部分的Z-Q曲線和Z- A曲線，查得各級水位的Q、A值，點(diǎn)會Q- A關(guān)系曲線，并準(zhǔn)趨勢按直線向上延長。以不同高水位Z，在Z- A曲線上查得A值，再以A值在Q- A曲線上查得相應(yīng)Q值，據(jù)以點(diǎn)繪在原水位流量關(guān)系曲線上，連繪成平滑的高水延長曲線，延長后的Z-Q關(guān)系圖見圖2。

圖2 延長后的Z-Q關(guān)系曲線

3.3 兩種方法對比

對兩種方法進(jìn)行分析對比，高水時(shí)的流量誤差相差很小，說明高水延長的方法是合理可行的。

3.4 斷面對比圖

斷面的穩(wěn)定也是水位流量關(guān)系穩(wěn)定的一個(gè)重要因素，因此對北碚水文站2011年與2015年的斷面進(jìn)行對比分析，可知，北碚水文站沖刷淤積量很小，斷面幾乎沒有變化，能夠保障水位流量關(guān)系的穩(wěn)定。

4、結(jié)語

(1)北碚水文站進(jìn)行了兩種水位流量關(guān)系高水延長方法的比較和分析，誤差較小，說明分析合理可行，有適用性。

(2)在流速面積法和謝才公式法均可靠的前提下，由于北碚水文站斷面較為穩(wěn)定，可以優(yōu)先選用面積流速法進(jìn)行高水延長，因?yàn)樵摲椒ǜ雍啽阋仔小?/p>

(3)延長后的水位流量關(guān)系可以為該站其他相關(guān)分析資料提供依據(jù)和參考。

[1]水文資料整編規(guī)范(S).北京.水利水電出版社，2000

[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(11).

[3]馮竹玲. 水文站水位流量關(guān)系線高水延長方法探討[J].科技展望.2016(9).