嶺景水文站水位流量關系單值化分析

吳雯希，陸昌記

（梧州水文中心，廣西 梧州 543000）

1 基本情況

嶺景水文站于2013 年5 月設站，為專用水文站，按三類精度站管理，觀測項目有水位、流量、降水，是珠江流域西江水系北流河一級支流泗羅河的控制站，集水面積為823 km2，位于梧州市藤縣嶺景鎮嶺景村。泗羅河，河長72.7 km，平均比降為0.66‰。嶺景水文站測驗河段順直較短，基本水尺斷面上游約850 m有公路橋，下游約100 m有彎道，“U”型河槽。斷面河床為沙質，左右岸均為土坡，沖淤變化不明顯，深槽偏于右岸。洪水期河岸兩側有水草生長，對水文測驗有輕微影響。

泗羅河上有寺面、羅江、石頭、嶺景4 個水文（位）站以及大坡水庫水文站。嶺景水文站作為泗羅河控制站，上游支流呈羽毛狀分布，流域內有石村等21 個雨量站，于下游7 km 處從左岸匯入北流河，上游有多個小型水力發電站，低水時受上游水電站影響，水位流量關系不穩定。

嶺景水文站位于玉林和梧州的交界處，下游有象棋水文站和北流河控制站金雞水文站，對北流河的洪水預報工作有著重要參考作用。嶺景水文站是新設立的中小河流專用站點，在流量監測水平上沒有基本水文站成熟，多數采用走航式ADCP 進行橋測，暴雨洪水期間存在一定的安全隱患。所處地區山區特性，流域暴雨頻繁，若能實現單值化，洪水期間可以減少人工測流，快速提供水文站測流斷面流量，及時為預警預報服務提供決策依據[1]。

2 基本原理

嶺景水文站洪水主要受上游暴雨影響，為典型陡漲陡落的山區性河流，水位流量關系曲線主要受水位漲落影響，水位流量關系較為簡單，根據水位流量點據分布情況，擬定為單一線。

資料選用2018—2022 年5 年內的連續資料系列（其中2022 年資料序列為1～8 月），資料包括了豐、平、枯年份，資料序列完整，最高相應水位為2022年的48.08 m，最低相應水位為2020年的43.10 m，實測流量的水位變幅控制歷年水位變幅的70%，由于2018年9月17日歷史最高水位洪水缺測，僅在水位變幅42.56～48.10 m 范圍內進行單值化分析。相應水位在43.65 m以上的實測流量占資料系列的80%，作為中高水合并統計；43.65 m 以下劃分為低枯水期。

3 水位流量關系單值化分析

3.1 斷面分析

測驗河段兩岸為土質河堤，河床中間部分主要由卵石、河沙組成，主泓在起點距43.0～55.0 m 之間，主泓向兩岸流速逐漸變小，左岸受地形因素影響，流速較慢。從5年的大斷面圖（見圖1）來看，水下部分斷面存在一定變化偏差，這是由于專用站無纜道設備，在進行斷面測量時水下定位存在偏差引起，但水道部分斷面趨勢基本一致。2018—2022年嶺景水文站斷面面積變化情況對比分析見表1，由表1可知，斷面沖淤變化不大。

表1 2018—2022年嶺景水文站斷面面積變化對比

圖1 2018—2022年嶺景水文站測流斷面沖淤變化圖

3.2 歷年綜合線定線

將2018—2022 年的水位流量關系點通過點群中心，定出一條歷年綜合線（見圖2）。低枯水部分由于上游水電站等因素影響，關系散亂，其流量相對誤差也遠遠超出《水文巡測規范》（SL 195-2015）允許誤差規范。水位在43.65 m以上時，68.4%測點偏離曲線的相對誤差不超過±5%，84.2%測點偏離曲線的相對誤差不超過±8%，滿足《水文巡測規范》（SL 195-2015）中關系線點據較為散亂時，75%以上的中高水測點相對誤差不超過±8%的要求。

圖2 2018—2022年嶺景水文站水位流量關系線

3.3 低枯水部分合并定線

三類巡測水文站，年徑流量相對誤差在5%以內，低枯水期按單一線或合并定單一線推流的低枯水徑流量與非單一線或多線推流的低枯水徑流量的相對誤差符合低枯水期允許相對誤差規定時，可定單一線或合并定線[2]。

3.4 誤差分析

3.4.1 43.65～48.10 m水位歷年綜合線定線誤差分析

對歷年綜合線分別進行三種檢驗及隨機不確定度計算，三種檢驗都合格，其不確定度為12.3%，符合《水文巡測規范》（SL 195-2015）單一線法定線允許誤差指標三類精度的水文站不確定度15.0%的要求。系統誤差的絕對值為0.27%，小于《水文巡測規范》（SL 195-2015）規定的允許誤差標準2.0%。水位流量關系檢驗見表2。

表2 單值化水位流量關系檢驗表

3.4.2 43.65～48.10 m水位歷年綜合線可靠性檢驗

用2018—2022 年各年水位流量關系線與歷年綜合線進行適線誤差檢驗，計算各年關系線與綜合關系線的最大偏離（見表3）。由表3 可知，三類精度站中高水允許相對誤差符合《水文巡測規范》（SL195-2015）要求。

表3 當年實測流量關系線與歷年綜合關系線偏離相對誤差%

3.4.3 低枯水期徑流量（43.65 m以下水位）分析

嶺景水文站43.65 m以下水位流量關系線合并定線，結合數據庫多年遙測水位數據，用單值化后的水位流量關系線與各年水位流量關系線推算流量進行對比，分析單值化前后年徑流量W年和低枯水徑流量W枯的相對誤差，分析結果見表4。水位48.10 m以上用臨時曲線推流。

表4 嶺景水文站年徑流量及低枯水期徑流量分析表

由表4 可知，2018—2022 年徑流總量相對誤差均在±5%以內，符合《水文巡測規范》（SL195-2015）中三類精度水文站年徑流總量允許相對誤差要求，低枯水期徑流量相對誤差均在允許誤差范圍以內，低枯水期可定為單一線。

3.4.4 次洪、年月特征值分析

利用歷年綜合線對汛期徑流總量、一次洪水徑流量以及年月特征值進行分析，2018—2022 年汛期徑流總量誤差均在允許誤差范圍內，一次洪水徑流量均在允許誤差8%內，年平均流量控制誤差在±5%內。各特征值誤差分析見表5～7。

表5 汛期徑流總量誤差表

表6 一次洪水徑流量誤差表

表7 年月特征值誤差表

3.4.5 單值化成果與整編定線成果洪水過程線比較

每年洪水過程線對比圖見圖3。由圖3 可知，單值化前后流量變化大部分時間落在±5%以內，單值化成果代表性較好。

圖3 單值化成果與整編定線成果洪水過程線對比

4 存在問題

通過對5年資料的分析發現存在以下問題：

（1）實測資料相對較少，流量測次分布不夠合理。由于專用站測驗要求相對較低，有的年份測次較少，未能合理控制水流關系線重要節點，高水和低水延長過長，年水流線代表性不強。

（2）2018 年出現的歷史最高水位49.65 m 洪水缺測，48.00 m 以上的高水控制點幾乎沒有，對單值化分析影響較大。

（3）嶺景水文站流量監測多數利用走航式ADCP測流，走航式ADCP在低水時會因為盲區和死水區出現一定的測量誤差，加上上游水電站等工程因素影響，低枯水時相同水位流量變化很大。

5 結語

嶺景水文站2018—2022 年期間歷年水位流量關系線（水位43.65～48.10 m）的定線誤差小于《水文巡測規范》（SL195-2015）規定的標準，滿足《關于印發廣西水文站水位流量關系單值化關鍵技術及應用綱要的通知》（桂水文站〔2023〕12 號）要求，單值化方案可滿足水文資料整編規范要求，但是需要注意：

（1）水位43.65 m以下低枯水期徑流量，最小流量偏小29%～77%，因此43.65 m以下水位不能采用綜合關系線推流，仍需采用臨時曲線法推流。

（2）水位在43.65～48.10 m 之間，可以使用綜合關系線推流。

（3）水位在48.10 m以上時則需繼續收集資料，采用臨時曲線法推流。