朱小榮，黃錦鑫，王朝輝

（長(zhǎng)江中游水文水資源勘測(cè)局，武漢430012）

1 基本慨況

1.1 問題的提出

在涉水工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)和洪水預(yù)報(bào)以及水文調(diào)查、水文查勘等領(lǐng)域中，往往需要收集某流域河流的徑流量等相關(guān)水文數(shù)據(jù)，特別是年徑流量和最大流量等水文特征值。然而一些中小河流由于各種原因卻沒有納入國(guó)家水文基本站網(wǎng)，缺少降水量、流量等水文資料，或即使設(shè)有水文站但由于設(shè)立時(shí)間不長(zhǎng)，水文資料系列較短，因此，也就不可能獨(dú)立建立起洪水預(yù)報(bào)模型，做出實(shí)時(shí)的洪水預(yù)報(bào)方案。

如果中小河流或中小水庫(kù)一旦遭遇洪水，要進(jìn)行準(zhǔn)確的洪水預(yù)報(bào)就非常困難，使防汛工作變得被動(dòng)，以致延誤防汛搶險(xiǎn)的最佳時(shí)機(jī)。本文以陸水流域中小河流的毛家橋（二）站和白霓橋（二）站為例，通過(guò)水文比擬法來(lái)探求白霓橋（二）站實(shí)現(xiàn)流量間測(cè)的可能性，以求達(dá)到流量實(shí)行間測(cè)的目的。將已有的實(shí)測(cè)降雨徑流資料用水文比擬法進(jìn)行徑流量探討。

1.2 測(cè)站分布

陸水流域是長(zhǎng)江中游干流段支流的一個(gè)山溪性中小流域，它位于鄂東南主要暴雨區(qū)內(nèi)，流域面積3 950km2，年平均降雨量為1 600mm，年徑流量29×108m3。陸水水文水資源勘測(cè)隊(duì)的所有測(cè)站全部分布在此流域內(nèi)，陸水河系長(zhǎng)江南岸陸水流域的一條一級(jí)支流，屬典型的山溪性中小型流域河流。

毛家橋（二）站和白霓橋（二）站位于陸水流域陸水河的陸水水庫(kù)上游，是陸水河支流的兩個(gè)相鄰測(cè)站，每逢暴雨即產(chǎn)生較大洪水，且峰高量大，陡漲陡落，洪峰遇見期僅為6h左右，一旦遇到汛期，防汛測(cè)報(bào)工作非常緊張。

1.3 測(cè)站概況

毛家橋（二）站和白霓橋（二）站是國(guó)家基本控制站，也是陸水水庫(kù)支流控制站，地處鄂東南山區(qū)，其流域面積分別為364km2和215km2。兩站均屬典型的山溪性小河測(cè)站，來(lái)水主要為斷面上游降水量。毛家橋（二）站為高堤河的控制站，白霓橋（二）站為大市河的控制站。高堤河與大市河匯合后約流經(jīng)3km入陸水水庫(kù)，在出口下游34km有陸水水庫(kù)水利樞紐控制。當(dāng)陸水水庫(kù)水位較高時(shí)對(duì)兩站的水位流量關(guān)系有頂托影響，主要影響部分一般在水位57m以上的水位級(jí)，在不受頂托影響時(shí)水位流量為單一的水位流量關(guān)系。

1.4 測(cè)驗(yàn)情況

兩站建于上世紀(jì)60年代初期，其主要任務(wù)是為陸水水利樞紐運(yùn)行、調(diào)度服務(wù)和為國(guó)家收集基本的水文資料以及地方防汛抗旱提供水文信息。經(jīng)過(guò)幾十年的努力，水位經(jīng)歷了人工－－日記式模擬自記—長(zhǎng)期模擬自記等過(guò)程，于2002年7月初開始采用由長(zhǎng)江中游局生產(chǎn)的帶遙測(cè)功能的YMH－2型水位固存儀和長(zhǎng)江委水文局生產(chǎn)的YAC9900型水位固存自記儀，通過(guò)使用初期的運(yùn)行比測(cè)，兩種型號(hào)儀器的誤差均在規(guī)范允許范圍，因此所收集的水位是準(zhǔn)確可靠的，所以一直使用至今。

流量的測(cè)驗(yàn)方法根據(jù)測(cè)站任務(wù)書要求，一般采用水文纜道流速儀法施測(cè)，低水時(shí)期在臨時(shí)斷面或本斷面采用流速儀法涉水施測(cè)，當(dāng)纜道失去控制無(wú)法采用流速儀法施測(cè)時(shí)，在斷面上下游設(shè)立的浮標(biāo)上下斷面和浮標(biāo)中斷面采用浮標(biāo)法施測(cè)，流量的測(cè)驗(yàn)方法滿足規(guī)范要求。

降水量測(cè)量采用長(zhǎng)江委水文局生產(chǎn)的YAC9900型翻斗式雨量存儲(chǔ)自記儀和長(zhǎng)江中游局生產(chǎn)的YMH－2型雨量自記儀兩種儀器，經(jīng)過(guò)測(cè)站多年的比測(cè)資料分析證明所收集的降水量資料準(zhǔn)確可靠。

2 徑流量相關(guān)分析

2.1 適用條件

根據(jù)水文比擬法相關(guān)文獻(xiàn)，公式為：X＝X參證×（F／F參）n，洪峰流量和洪水總量的n值不同，洪峰流量的n值的取值范圍為0.67～0.7，洪量為1。不過(guò)水文比擬法有自己的適用條件，設(shè)計(jì)處X與參證處X參證流域面積差值一般在5%～30%之間，且兩者下墊面相似，如果降雨有區(qū)別，還需要做降雨修正。

毛家橋（二）站和白霓橋（二）站其流域面積分別為364km2和215km2，設(shè)計(jì)處與參證處流域面積差值為25.7%，在5%～30%之間，符合條件，兩站是陸水河支流的兩個(gè)相鄰測(cè)站，都是山溪性河流，植被相同，下墊面基本一致，且兩站的小流域內(nèi)均設(shè)有雨量站供必要時(shí)作為降雨修正之用，因此符合水文比擬法的相關(guān)條件。

2.2 分析目的

本文收集了毛家橋（二）站和白霓橋（二）站1996～2011年共16年的每月徑流量和年徑流量系列資料作為水文比擬法的樣本進(jìn)行分析。

在分析時(shí)我們以白霓橋（二）站作為設(shè)計(jì)處，毛家橋（二）站為參證處。因?yàn)槊覙颍ǘ┱竞哟脖容^穩(wěn)定，測(cè)驗(yàn)條件較好，經(jīng)過(guò)前幾年的分析，誤差均在《水文巡測(cè)規(guī)范》允許以內(nèi)，報(bào)請(qǐng)長(zhǎng)江委技術(shù)部門批準(zhǔn)同意后，已經(jīng)在2009年實(shí)行了流量間測(cè)，即測(cè)一年檢測(cè)一年，這樣就大大減輕了測(cè)驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了測(cè)站測(cè)驗(yàn)成本，同時(shí)也提高了該站的成果質(zhì)量。而白霓橋（二）站由于河床不穩(wěn)定及人類活動(dòng)頻繁等因素影響，流量間測(cè)一直無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此試圖通過(guò)水文比擬法進(jìn)行分析來(lái)探求該站實(shí)現(xiàn)流量間測(cè)的可能性，以求達(dá)到流量實(shí)行間測(cè)的目的。

2.3 分析方法一

將毛家橋（二）站和白霓橋（二）站1996～2011年共16年的每月徑流量和年徑流量系列資料用水文比擬法的面積比來(lái)分析計(jì)算白霓橋（二）站的徑流量，再推算誤差，即用公式X用＝（F用／F參）X參，其中X用為白霓橋（二）站徑流量，X參為毛家橋（二）站徑流量，F(xiàn)用為白霓橋（二）站流域面積，F(xiàn)參為毛家橋（二）站流域面積（以下同），相對(duì)誤差見表1。

表1的結(jié)果表明，不管是月誤差還是年誤差都比較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了水文規(guī)定的允許范圍，因此不能應(yīng)用，必須采用其他方法，加以改善。

2.4 分析方法二

由于分析方法一的年徑流量誤差超出了水文規(guī)定的允許范圍，因此就必須對(duì)公式X用＝（F用／F參）X參進(jìn)行改進(jìn).為此我們引進(jìn)一個(gè)參數(shù)n值進(jìn)行修正，即公式X用＝（F用／F參）nX參，根據(jù)水文比擬法的適用條件，n值應(yīng)為0.67～0.7，不妨將n值設(shè)定為0.67，再進(jìn)行計(jì)算，相對(duì)誤差見表2。

從表2的誤差來(lái)看，此方法比方法一有很大的改善，尤其是年誤差，小于15%的年誤差達(dá)到62.5%，還是超出了水文規(guī)范允許范圍，也不能使用。

2.5 分析方法三

由于方法二仍然超出了水文規(guī)范允許范圍要求不能使用，因此還要對(duì)公式做進(jìn)一步的改進(jìn)和修正，為此引進(jìn)了降水量作為參證，即公式為X用＝（F用／F參）n（P用雨／P參雨）X參，其中P用雨為白霓橋（二）站流域面降水量，P參雨為毛家橋（二）站流域面降水量，然后再計(jì)算其誤差，相對(duì)誤差見表3。

由表3可知，僅有2007年的誤差大于15%，達(dá)到17.3%，超出規(guī)范的允許范圍，其余年份的誤差均小于15%，合格率達(dá)到85.7%，滿足水文規(guī)范誤差允許的分析要求，可以使用。

表1 方法一計(jì)算出的相對(duì)誤差表 單位：%

表2 方法二計(jì)算出的相對(duì)誤差表 單位：%

表3 方法三計(jì)算出的相對(duì)誤差表 單位：%

3 誤差分析

（1）由于兩站均屬山溪性小型河流，流量相對(duì)比較小，因此，徑流量小，年徑流量也小，基數(shù)小，年徑流量相對(duì)誤差就大。

（2）地理環(huán)境的影響。雖然兩個(gè)站相隔很近，是相鄰的兩個(gè)測(cè)站，但下墊面不可能做到完全一致，這樣就造成了年際間的徑流量誤差偏大。

（3）人類活動(dòng)的影響，兩站的上游均不同程度的修建了一定的山塘水庫(kù)，水量有一定的截留，加上兩站上游人口用水等情況也不一定相同，也會(huì)造成誤差偏大。

（4）水利工程影響。白霓橋（二）站2005年春季開始在其斷面下游320m處修建公路橋筑圍堰，修建過(guò)程長(zhǎng)達(dá)2年，至2007年春季結(jié)束（從2007年3月才穩(wěn)定），對(duì)誤差也影響較大。

4 結(jié) 語(yǔ)

用水文比擬法對(duì)毛家橋（二）站和白霓橋（二）站的水文資料分析探討，我們認(rèn)為，用水文比擬法可以對(duì)相鄰中小河流測(cè)站需要流量實(shí)行間測(cè)的測(cè)站進(jìn)行分析，以求達(dá)到實(shí)現(xiàn)流量間測(cè)的目的。同時(shí)證明了在涉水工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和洪水預(yù)報(bào)以及水文調(diào)查、水文查勘和水文實(shí)行間測(cè)應(yīng)用中是可行的。這種方法也可以在由于各種原因卻沒有納入國(guó)家水文基本站網(wǎng)，缺少降水量、流量等水文資料的其他一些中小河流測(cè)站使用，也可應(yīng)用到設(shè)有水文站但設(shè)立時(shí)間不長(zhǎng)，水文資料系列較短需要延長(zhǎng)的測(cè)站洪水預(yù)報(bào)當(dāng)中。

［1］彭艷明.水文測(cè)站年際間流量間測(cè)可行性分析［J］.長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（4）.