橫排頭水文站測站特性及水文要素特征分析

橫排頭水文站是淠史杭灌區淠河總干渠渠首樞紐工程的控制性水文站，擔負著淮河一級支流淠河及淠河總干渠防洪、灌溉及下游城市六安市和合肥市生活輸水各水文要素的監測任務。用科學的分析方法分析研究該站的測站特性和水文特征，對橫排頭水利風景區、橫排頭水利樞紐工程以及淠河和淮河的防洪安全、供水安全及生態安全具有極其重要的意義，其分析方法也可供同行借鑒參考。

一、概述

1.河流水系

橫排頭水文站位于安徽省六安市裕安區蘇埠鎮橫排頭村，東經116°22′，北緯31°36′，集水面積4370km2。

淠河源于大別山北麓，其源流東、西淠河于兩河口匯集，至正陽關入淮，全長253km。淠河流域南與大別山為界，東與杭埠河支流豐樂河、西與史河分水嶺，流域面積6000km2，地勢南高北低，兩河口以上東、西兩源屬山區，平均比降1/1300～1/1500，流經六安后進入淺丘平原，河道平均比降在1/10000 以下。

橫排頭站以上流域，群山起伏，山巒疊翠，山勢險峻，河流縱橫，最高峰白馬尖海拔1774m。水流主要來自佛子嶺、響洪甸水庫，區間還有孔家河、深水河、柳林河、新天河、但家廟河、龍門沖等河流匯入。

2.水文、氣象及特征值

該站地處大別山區，屬南北氣候過渡帶，降水以鋒面雨、氣旋雨為主。多年平均降水量1230.7mm，歷年最大降水量1764.0mm，歷年最小降水量713.8mm。橫排頭（壩上）歷年最高水位56.04m，歷年最低水位48.26m，多年平均水位51.65m。橫排頭閘（閘下游）最高水位52.64m，最低水位47.61m，多年平均水位49.47m；閘下游歷年最大流量747m3/s，歷年最小流量0；多年平均流量76.0m3/s；閘下游歷年最大年徑流量29.81×108m3，歷年最小年徑流量15.36×108m3，多年平均年徑流量24.04×108m3。橫排頭（壩下）歷年最高水位51.80m，最低水位45.10m；壩下歷年最大流量6420m3/s，歷年最小流量0，多年平均流量314m3/s；壩下歷年最大年徑流量43.6×108m3，歷年最小年徑流量0.521×108m3，多年平均年徑流量11.39×108m3。

3.水利工程概況以及對水文要素的影響

淠河上游建有響洪甸、佛子嶺、磨子潭、白蓮崖四座大型水庫。1959年建成淠河灌區橫排頭渠首樞紐工程，經淠河總干渠引淠河水入淠河灌區。

本站位于佛子嶺、響洪甸水庫下游，徑流過程受上游水庫控制，本站為橫排頭樞紐運行調度服務，橫排頭樞紐分水由淠史杭總局調度。橫排頭閘（閘下游）站水位流量關系主要受閘門啟閉情況及上、下游水位影響，大部分時間流態為淹沒式孔流，淹沒式堰流發生較少。橫排頭（壩下）站受滾水壩影響，為自由式堰流。

二、水文特性分析

1.資料情況

本次水位流量關系特性分析，橫排頭閘（閘下游）淹沒孔流采用2000—2017年的實測流量資料。淹沒堰流出現頻次較少，采用資料系列為1984—2000年實測流量資料。

2.測站特性分析思路

依據《水文巡測規范》（SL195-2015）有關要求，對照間測條件，整個思路如下：

（1）對該站每年所定的流量系數關系曲線進行三項檢驗（符號檢驗、適線檢驗、偏離數值檢驗）和誤差計算，以檢驗原定的關系曲線是否符合定線要求。

（2）將該站十年資料點繪關系圖，定出綜合曲線并對綜合曲線進行誤差計算和三項檢驗，通過檢驗和修線直至綜合線通過三項檢驗，或部分水位級通過檢驗。

圖1 橫排頭閘（閘下游）淹沒式孔流綜合曲線

圖2 橫排頭閘（閘下游）淹沒式堰流綜合曲線

圖3 橫排頭（壩下）自由式堰流綜合曲線圖

（3）把檢驗后的各年關系線與綜合曲線進行高、中、低水偏離曲線偏離情況分析，以確定該站間測條件。

（4）對該站年線進行相鄰年份間的偏離情況分析，以確定間測條件。

（5）在一年的部分水位級內，第c、d 條條件滿足，亦可實現間測。

（6）復雜的水位流量關系，通過單值化處理，符合第c、d 條條件滿足，亦可實現間測。

（7）進行枯水統計分析，尋求間測條件。

3.測站特性分析

（1）橫排頭閘（閘下游站）

橫排頭閘（閘下游）站歷年水文資料均按照《水文資料整編規范》（SL247-2012）要求整編，淹沒式孔流采用2000—2017年實測點據確定綜合線。淹沒堰流出現頻次較少，采用2001年分析成果。

橫排頭閘（閘下游）站各種流態綜合曲線均通過三項（符號、適線、偏離數值）檢驗，資料代表性好，精度可靠。橫排頭閘（閘下游）淹沒式孔流綜合曲線、堰流綜合曲線分別見圖1、圖2。各流態綜合線定線精度檢驗統計表見表1。

表1 橫排頭閘（閘下游）站各流態綜合線定線精度檢驗統計表

《水文資料整編規范》（SL247-2012）的表3.3.2-1中二類精度站水位流量關系定線精度指標為：系統誤差≤±2%，隨機不確定度≤12%）。從表1可以看出，橫排頭閘（閘下游）站歷年綜合線分析檢驗均符合規范對二類精度站所要求的標準。

（2）橫排頭（壩下站）

橫排頭（壩下）流量（溢流壩、沖沙閘）因工情變化于1986年停測，因此采用2001年分析成果。橫排頭（壩下）自由式堰流綜合曲線見圖3。綜合線定線精度檢驗統計表見表2。

表2 橫排頭（壩下）站綜合線定線精度檢驗統計表

三、特性分析結論

（1）橫排頭閘（閘下游）站淹沒孔流關系線成單一線，在規定精度范圍內，根據《水文巡測規范》（SL195-2015）第4.2.6 條規定，可實行間測，停3年測1年。

（2）橫排頭閘（閘下游）站淹沒堰流出現機會少，可實行間測，駐站期間加強測驗。

（3）橫排頭（壩下）水位流量關系線為1986年所定，通過分析，符合《水文巡測規范》（SL195-2015）第4.2.6 條規定，可實行間測，停3年測1年。

（4）沖沙閘自由孔流、自由堰流關系線為1986年所定，通過分析，符合《水文巡測規范》（SL195-2015）第4.2.6 條規定，可實行間測，停3年測1年。

（5）建議：以上分析可作為橫排頭站實行巡測的技術依據，應制定科學合理的巡測方案，早日實現水文巡測工作■