橫排頭水文站流域特性分析

李 棟，梁丹丹

（1.安徽省六安水文水資源局，安徽 六安 237000；2.淮河水利委員會水利水電工程技術研究中心，安徽 蚌埠 233001）

1 流域概況

1.1 測站簡介

橫排頭水文站地處安徽省六安市裕安區蘇埠鎮橫排頭村，位于東經116°21′30″，北緯31°35′33″，集水面積4370km2，是淠河總干渠的渠首站及淠河控制站，是國家重要水文站、重要報汛站，屬二類精度站。測驗項目有降雨量、流量、水質、墑情、水位監測，其中水位、降水量為遙測。

1.2 自然地理

橫排頭水文站是淠河流域上游深度利用和開發水資源的重要控制工程，對多個水庫的區間來水與下泄水起到有效的調節與攔蓄作用，水文站以上流域，群山起伏，山巒疊翠，山勢險峻，河流縱橫，最高峰白馬尖海拔1777m。

1.3 土壤、植被

流域內地質復雜，多為花崗巖、石英巖，土壤是砂壤土，畈地為褐土，山地為黃棕壤，境內崇山峻嶺，植被良好，有人工林、經濟林、自然竹木林、灌木叢林等。

1.4 水文氣象特征

流域位于南北氣候的過渡地帶，是濕潤季風暖溫帶氣候區。暴雨天氣的主要成因是切變線、低空急流、低渦和臺風；降水以鋒面雨、氣旋雨為主。多年平均降水量1392.0mm，歷年最大降水量為2073.3mm（1991 年），最小732.5mm（1978 年），汛期5—9 月降水量占年總量60%以上。

橫排頭（壩上）站歷史最高水位為56.04m（1969年），歷史最低水位為46.74m（1967 年）；橫排頭（壩下）站歷史最高水位為51.64m（2005 年），歷史最低水位關閘停測（1969 年）；（壩下）站歷史最大流量為6420m3/s（1969 年），歷史最小流量為0m3/s（1966年）；多年平均徑流量為11.80 億m3，最大徑流量為43.60 億m3（1991 年），最小徑流量為0.4291 億m3（1992 年）；橫排頭閘（閘下游）站歷史最高水位為52.64m（1985 年），歷史最低水位為河干（1961 年）；（閘下游）站歷史最大流量為747m3/s（1992 年），歷史最小流量為-17.3m3/s（1965 年），多年平均徑流量為21.30 億m3，最大徑流量為29.81 億m3（1971 年），最小徑流量為6.228 億m3（1961 年）。

1.5 測驗河段斷面控制及工情

橫排頭水文站位于佛子嶺、響洪甸水庫下游，受上游水庫控制，分水由安徽省淠史杭灌區管理總局調度。

橫排頭（壩下）測流斷面河段順直，壩下基本水尺斷面上游500m 處自左至右分別有600m 長土壩、504m 長攔河溢流壩、4 孔沖沙閘；下游500m處有公路橋；左岸為山崗，右岸為堤防，主槽河寬約500m。水位流量關系主要受上游水庫來水、區間降雨徑流及橫排頭樞紐調度等因素影響。

橫排頭閘（閘下游）站測驗河段系人工渠道，基本水尺斷面上游500m 有5 孔進水閘，下游200m處有公路橋，下游約12km 處有戚家橋泄水閘和公路橋，在進水閘南約100m 處有船閘一座（已廢棄），進水閘上游約50m 有攔沙壩。閘下水位流量關系主要受閘門上、下游水位和閘門控制的過水面積影響，常年流態為淹沒式孔流，淹沒式堰流發生較少。測驗河段平面布置見圖1。

圖1 測驗河段平面布置圖

2 橫排頭水文站相關因素分析

2.1 分析目的

為適應水文監測改革的需要，根據巡測水文有關規范的相應技術標準，對水文測站監測要素進行單值化分析，尋求該站水位或其他水力因素與流量的單值化關系，滿足規范要求的可采用停測、間測和校測等方式進行監測，從而更好地推求水位流量關系，提高測驗質量，為將來及時有效地推求流量提供科學依據。

2.2 分析依據

（1）分析采用《水文巡測規范》（SL195-2015）第4.5.1 條，即二類精度的水文站，通過對實測流量的論證和分析，水位變幅達到了歷年水位變幅的80%，二類精度水文站歷年關系曲線誤差低于2%，且允許隨機不確定度不超過表1（該表為《水文巡測規范》中的表2）所規定允許誤差者，可定單一線。

表1 單一線法定線允許隨機不確定度表

表2 流量間測曲線偏離誤差范圍表

（2）依據巡測水文有關規范，每年水位流量曲線和歷年關系曲線偏離的最大值應小于表2（該表為《水文巡測規范》中的表8）中要求的誤差范圍，視情況采取停2～5 年，測1 年。

2.3 分析資料的選用情況

本次采用2000—2022 年間的橫排頭閘（閘下游）淹沒孔流實測流量資料進行水位流量關系特性分析，纜道流速儀法測流量和瑞智ADCP 施測流量作為基礎數據，根據淹孔公式Q=M2BEΔZ1/2計算分析，淹沒堰流出現頻次較少，直接采用2001 年分析成果。橫排頭（壩下）流量（溢流壩、沖沙閘）因工情變化于1986 年停測，本次直接采用2001 年分析成果。

2.4 橫排頭閘(閘下游）測驗

本站利用水工建筑物定線推流，以相關因素進行上、中、下部劃分。橫排頭閘（閘下游）站為二類精度站，關系線劃分如表3 所示。

表3 橫排頭閘(閘下游）水位級劃分表

橫排頭閘（閘下游）站歷年水文信息數據根據水文信息數據整編標準進行整編，橫排頭閘（閘下游）站各種流態綜合曲線均通過偏離數值檢驗、適線檢驗、符號檢驗，具有較高的精度與信息數據代表性。各流態綜合線定線精度檢驗統計見表4。

表4 橫排頭閘（閘下游）站各流態綜合線定線精度檢驗統計表

綜上分析得出，橫排頭閘（閘下游）站歷年線分析檢驗能夠滿足《水文資料整編規范》（SL/T247-2020）5.3.2 中二類精度站的水位流量定線精度指標，即系統誤差絕對值小于2%，不確定隨機度不超過12%（見表5）。

表5 水位流量定線精度指標表

2.5 橫排頭（壩下）測驗

橫排頭（壩下）流量（溢流壩、沖沙閘）因工情變化于1986 年停測，采用2001 年分析成果綜合線定線精度檢驗統計見表6。

表6 橫排頭（壩下）站定線精度統計一覽表

3 結論

（1）從淹沒式孔流關系線來看，橫排頭閘（閘下游）站表現出單一線的特征，在規定精度范圍內，按照巡測水文相關規范的規定，可實行間測，且關系線推流節點滿足推流使用，在定線水位級內，各水位級對應流量均能滿足精度要求。

（2）橫排頭（壩下）水位流量關系線滿足巡測水文相關規范的規定，可實行間測，在區域防洪內可按要求提供防汛抗旱流量及生態流量定線要求，通過三項檢驗滿足推流關系。

（3）沖沙閘自由堰流和自由孔流的關系線滿足巡測水文相關規范的規定，且在非汛期對壩下兩岸居民和市區淠河流域生態流量推流上可行。通過合理制定生態調度方案，為展開流量監測提供更便捷的條件，為早日實現智慧水務提供堅實的數據支撐