淺析流量比測(cè)對(duì)水文資料一致性分析的應(yīng)用

李歡麗

(新疆伊犁水文勘測(cè)局，新疆 伊犁 835000)

1 概述

種蜂場(chǎng)水文站始建于2004年6月，主要測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目有水位、流量、懸移質(zhì)泥沙、水質(zhì)、水溫、氣象、降水、蒸發(fā)，冰情等。該站測(cè)驗(yàn)河段較為順直，河床由卵石和砂礫石組成，左右岸為廢棄的舊橋墩，流量測(cè)驗(yàn)斷面在基本水尺斷面下游70 m處。2020年基本水尺斷面遷至原基本水尺斷面下游40 m處，如圖1所示。

圖1 種蜂場(chǎng)水文站測(cè)驗(yàn)斷面示意圖

該站斷面采用85基準(zhǔn)基面，在汛前、汛后分別對(duì)新、舊斷面進(jìn)大斷面測(cè)量工作，如圖2所示，從圖中可得知，原測(cè)驗(yàn)斷面為窄深式矩形河槽，現(xiàn)測(cè)驗(yàn)斷面已發(fā)生變化[1]，屬于寬淺式河槽。由于該站新、舊測(cè)驗(yàn)斷面的遷移距離較近，測(cè)驗(yàn)斷面形狀已經(jīng)發(fā)生變化，因此，測(cè)驗(yàn)斷面的變化可導(dǎo)致水文資料的一致性發(fā)生改變。

圖2 新、舊斷面實(shí)測(cè)大斷面圖

2 流量比測(cè)

該站同時(shí)在新、舊斷面收集水文資料一年，水位均采用直立式水尺觀測(cè)，每日按時(shí)進(jìn)行人工觀讀水位并與雷達(dá)水位計(jì)進(jìn)行校核。流量均采用EKL-3型全自動(dòng)電動(dòng)纜道，采用流速儀0.6一點(diǎn)法測(cè)速。在測(cè)驗(yàn)河段、河床特性均相同，水位、流量的測(cè)驗(yàn)設(shè)備、測(cè)驗(yàn)設(shè)施、測(cè)驗(yàn)條件均一致的情況下，對(duì)新、舊斷面水位、流量嚴(yán)格按照《水文測(cè)驗(yàn)整編規(guī)范》要求進(jìn)行定線整編，推出各月流量與年徑流量大致相等，因此，在同等條件下可得出：Q(舊斷面)≈Q(新斷面)，根據(jù)曼寧公式即：A(舊斷面)1/nR2/3S1/2≈A(新斷面)1/nR2/3S1/2

由于斷面遷移較近，可判定斷面糙率、比降、水力半徑相差不大，采用數(shù)理學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)測(cè)站新、舊斷面面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1所示，算出新、舊斷面相對(duì)誤差，利用均值、標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行分析，可得出新、舊斷面面積誤差屬于正態(tài)分布，數(shù)據(jù)分布集中，如圖3所示。

表1 新、舊斷面面積誤差統(tǒng)計(jì)

圖3 新、舊測(cè)驗(yàn)斷面面積正態(tài)分布圖

綜上所述，在同等條件下，收集新舊斷面的實(shí)測(cè)流量資料及水位觀測(cè)數(shù)據(jù)，繪制汛期逐時(shí)水位過(guò)程線圖，由圖4所示，從圖中可以看出，新舊斷面水位過(guò)程線起伏變化一致，以上足以說(shuō)明新斷面水位觀測(cè)合理，斷面位置合適，水位代表性好，能夠控制完整的水位變化過(guò)程，保證了水文資料的可靠性。

圖4 新、舊測(cè)驗(yàn)斷面逐時(shí)水位過(guò)程線圖

3 水文資料一致性分析的應(yīng)用

由以上資料分析可對(duì)新、舊測(cè)驗(yàn)斷面面積建立相關(guān)關(guān)系，如下圖5所示：該站新、舊測(cè)驗(yàn)斷面面積相關(guān)性非常好，R=0.99，可提出利用公式可互推出新、舊斷面的面積、反查出水位，進(jìn)而推出斷面流量的方法，為水文資料序列[2]的一致性[3]提供有力依據(jù)。

圖5 新、舊測(cè)驗(yàn)斷面面積相關(guān)關(guān)系圖

當(dāng)新斷面收集資料年限n<16 a時(shí)，利用公式X=(y+0.877 1)/0.968 8可得出舊斷面的面積，進(jìn)而查出相應(yīng)的水位、流量，對(duì)舊斷面水文資料進(jìn)行延長(zhǎng)。

當(dāng)新斷面收集資料年限n>16 a時(shí)，利用公式y(tǒng)=0.968 8x-0.877 1可得出新斷面的面積，進(jìn)而查出相應(yīng)的水位，流量，對(duì)新斷面水文資料進(jìn)行延長(zhǎng)。

此方法一方面可對(duì)測(cè)站實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性檢查，另一方面，通過(guò)流量比測(cè)關(guān)系可提出新、舊斷面面積相關(guān)，利用公式可對(duì)水文資料的一致性[4]提供了理論依據(jù)，對(duì)水文資料的序列性分析有很重要的指導(dǎo)意義，同時(shí)為水文資料的合理性、一致性、可靠性提供重要的理論支撐。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以種蜂場(chǎng)水文站為例，結(jié)合該站河流測(cè)驗(yàn)特性和斷面布設(shè)情況，以實(shí)測(cè)資料為基礎(chǔ)，綜合考慮河流變化規(guī)律、測(cè)驗(yàn)設(shè)施設(shè)備等因素進(jìn)行分析，分析結(jié)果提出，在各類測(cè)驗(yàn)的同等條件下，如測(cè)驗(yàn)斷面發(fā)生遷移，通過(guò)流量比測(cè)資料，建立新、舊測(cè)驗(yàn)斷面面積關(guān)系可保證水文資料的一致性，在對(duì)水文資料一致性分析、水文水資源研究有廣泛的應(yīng)用，此方法是有效可行的。