◎劉劍軍

1 概況

1.1 流域概況

桂花園水文站是漢江一級(jí)支流壩河流域的控制站，位于漢江南岸。該流域?qū)儆谟暝葱院恿?，北亞熱帶北緣濕?rùn)氣候區(qū)，氣候溫暖濕潤(rùn)，四季分明。多年平均降水量為802.0mm，多年平均年蒸發(fā)量為762.4mm，年均日照時(shí)數(shù)為1717小時(shí)，無(wú)霜期平均231天。

壩河發(fā)源于陜西省安康市平利縣光頭山，經(jīng)平利、漢濱、旬陽(yáng)三縣（區(qū)），在旬陽(yáng)呂河鎮(zhèn)西匯入漢江，全長(zhǎng)128.2km，流域面積2080km2，平均比降3.88‰；流域地質(zhì)結(jié)構(gòu)土壤為粘質(zhì)、砂層粘土，巖石多為片巖和千枚巖；流域內(nèi)植被較好，森林覆蓋率平均在63%以上，水能蘊(yùn)藏量豐富。

測(cè)區(qū)內(nèi)設(shè)有興隆、平利、金嶺、秋平4處雨量站，2012年中小河流建設(shè)新增雨量站9個(gè),形成了雨量控制站網(wǎng)。降水主要受季風(fēng)影響，時(shí)空分布不均，全年降水多集中于7月～9月，平均占全年降水量的50%以上。

1.2 測(cè)站概況

桂花園水文站是壩河干流控制站，屬省級(jí)重要站，位于陜西省安康市旬陽(yáng)縣桂花園鎮(zhèn)。該站于1963年3月設(shè)立，1984年1月1日原觀測(cè)斷面由于受漢江洄水頂托影響，上遷3km至旬陽(yáng)縣桂花園鎮(zhèn)，現(xiàn)觀測(cè)斷面地理位置東經(jīng)109°20′，北緯 32°42′，控制流域面積1275km2，距河口距離7.3km。

該站測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目有水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)。實(shí)測(cè)建站以來(lái)出現(xiàn)最大流量為 2280m3/s（2010年 7月 19日），歷史調(diào)查最大流量為1750m3/s（1934年7月），多年平均徑流量5.06×108m3。多年平均輸沙量46.78×104t，侵蝕模數(shù)338.2t／km2。

2 斷面變化分析

2.1 測(cè)驗(yàn)河段概況

該站基本斷面以上500m處有水電站一座。由于受上游水電站壩區(qū)攔蓄水，電站調(diào)閘等影響，改變了天然河流的水量變化規(guī)律，也給測(cè)驗(yàn)工作帶來(lái)難度，特別是受發(fā)電隨時(shí)蓄放水影響，導(dǎo)致水位變化頻繁，水流狀態(tài)復(fù)雜化，低水測(cè)驗(yàn)十分困難，測(cè)流時(shí)機(jī)及過(guò)程難以控制。

圖1 桂花園站（二）斷面布設(shè)圖

圖2 壩河桂花園（二）站歷年大斷面圖

測(cè)驗(yàn)河段順直，河床為沙卵石組成，測(cè)驗(yàn)斷面河寬100m，左岸起點(diǎn)距32m處為人工砌護(hù)高4.6m垂直堤岸，右岸為自然陡山體，中泓位置在50m～70m之間，主流偏于右岸，河道斷面基本穩(wěn)定。設(shè)上浮標(biāo)（兼上比降）斷面，基本水尺斷面兼流速儀測(cè)流斷面（兼浮標(biāo)中斷面），下浮標(biāo)（兼下比降）斷面，上、下斷面間距100m。測(cè)驗(yàn)河段斷面布設(shè)見(jiàn)圖2。

2.2 基本斷面變化分析

根據(jù)2010年～2013年斷面實(shí)測(cè)資料分析，其平均河底高程沖於變化不大。每年洪水過(guò)后斷面局部有沖於現(xiàn)象，但總體沖淤變化不顯著，河底高程變化不大；從每年的水位面積關(guān)系來(lái)看，斷面沖於受洪水漲落影響也不顯著，歷年大斷面以及平均河底高程變化見(jiàn)圖2、表1。

表1 桂花園（二）站平均河底高程表

3 水位流量單值化分析

3.1 分析資料的選取

2010年測(cè)驗(yàn)斷面上游水電站正式投入運(yùn)行后，水位流量關(guān)系發(fā)生了新的變化，資料的一致性難以保持，故選取2010年～2013年全部實(shí)測(cè)213次流量資料系列分析。由于上游水電站發(fā)電閘門啟閉等因素的影響，舍棄低水突出點(diǎn)5次，實(shí)際參加分析的有208次，占全部測(cè)次的97.7%，水位變幅7.31m。資料系列內(nèi)包括：實(shí)測(cè)歷史最高水位309.58m（2010年7月19日），實(shí)測(cè)歷史最大流量2280m3/s，實(shí)測(cè)最低水位302.27m（2013年2月22日），實(shí)測(cè)最小流量0.028m3/s。

3.2 歷年水位流量關(guān)系變化情況

影響河道水位流量關(guān)系的因素較為復(fù)雜。但當(dāng)影響其測(cè)站特性的因素相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，其斷面水位流量關(guān)系也基本穩(wěn)定。2010年前該站水位流量關(guān)系為多線型臨時(shí)曲線，2010年測(cè)驗(yàn)斷面上游水電站正式投入運(yùn)行，影響基本斷面水位流量關(guān)系的主要因素發(fā)生了變化。斷面水位流量關(guān)系由原來(lái)受河道自然來(lái)水影響，變?yōu)橹饕苌嫌嗡娬拘罘潘兓绊?，尤其在低水部分較為突出，分別表現(xiàn)在水位在302.45m，303.20m和 303.30m，流量分別在 0.299m3/s～0.368m3/s、22.4m3/s～28.9m3/s和 31.4m3/s～36m3/s之間；在這三級(jí)不同水位級(jí)中流量測(cè)次達(dá)110次，占全部分析資料測(cè)次的51.6%，且同級(jí)水位下流量相等的測(cè)點(diǎn)較多。受上游水電站控制影響，該站2010年以后水位流量關(guān)系連續(xù)3年呈單一線，水位流量關(guān)系穩(wěn)定。

3.3 水位流量單值化綜合曲線關(guān)系分析

根據(jù)《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》（GB50179-93）的要求，按《水文資料整編規(guī)范》要求（SL247-2012），點(diǎn)繪“水位流量”關(guān)系總圖與放大圖，水位與實(shí)測(cè)流量、定線流量建立水位流量關(guān)系綜合曲線，見(jiàn)圖3。從圖3可以看出，歷年綜合關(guān)系曲線點(diǎn)群集中，自然成一帶狀，各年實(shí)測(cè)點(diǎn)分布均勻，綜合關(guān)系曲線關(guān)系較好。

4 綜合關(guān)系曲線誤差評(píng)定

4.1 誤差評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

按《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）要求，對(duì)所確定的水位流量綜合關(guān)系曲線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差等三項(xiàng)檢驗(yàn)。單一曲線的標(biāo)準(zhǔn)差及隨機(jī)不確定度按下式計(jì)算：

式中，Se——實(shí)測(cè)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)差，%；

Qi——第i實(shí)測(cè)點(diǎn)的流量（作為單值化處理的單一線中第i次校正流量或校正流量因素），m3/s；

Qci——第i實(shí)測(cè)點(diǎn)的流量Qi相應(yīng)水位的曲線上的流量，或作為單值化處理的單一線中第i次校正流量或校正流量因素相應(yīng)的曲線上的校正流量或校正流量因素，m3/s；

n—實(shí)測(cè)點(diǎn)總數(shù)。

隨機(jī)不確定度按X'Q=2Se,X'Q表示置信水平為95%的隨機(jī)不確定度。

誤差指標(biāo)按《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）要求控制，標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 水位流量關(guān)系定線精度指標(biāo)

圖3 歷年水位流量單值化綜合曲線圖

表3 壩河桂花園（二）站2010年～2013年水位流量關(guān)系曲線檢驗(yàn)計(jì)算表

表4 壩河桂花園（二）站2010年～2013年水位流量關(guān)系曲線檢驗(yàn)計(jì)算表

表5 壩河桂花園（二）站2010年～2013年水位流量關(guān)系曲線檢驗(yàn)計(jì)算表

表6 桂花園站歷年水位流量綜合關(guān)系曲線誤差評(píng)定成果表

表7 桂花園站歷年水位流量綜合關(guān)系曲線誤差評(píng)定成果表

表8 桂花園站歷年水位流量綜合關(guān)系曲線誤差評(píng)定成果表

4.2 誤差計(jì)算及評(píng)定

4.2.1 誤差計(jì)算

按上述《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）要求的方法計(jì)算歷年綜合關(guān)系曲線誤差成果見(jiàn)表3、表4、表5。其中，表3流量為0.0～1.00m3/s級(jí)，表 4流量為 1.00m3/s～2280m3/s級(jí)，表5流量為0.0～2280m3/s。

4.2.2 誤差評(píng)定

桂花園（二）站歷年水位流量綜合關(guān)系曲線誤差評(píng)定成果見(jiàn)表6、表7、表8。其中，：表6流量為0.0～1.00m3/s級(jí)，表7流量為1.00m3/s～2280m3/s級(jí)，表8流量為0.0～2280m3/s。

5 結(jié)論

從表 3、表 4、表 5 及表 6、表 7、表8可以看出，流量在1.00m3/s以上級(jí)的系統(tǒng)誤差、隨機(jī)不確定度等各項(xiàng)指標(biāo)均滿足《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）要求，可實(shí)現(xiàn)水位流量關(guān)系單值化，用綜合線推流能保證流量精度；流量在1.00m3/s以下級(jí)的隨機(jī)不確定度指標(biāo)不能滿足《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）要求，目前還不能實(shí)現(xiàn)水位流量關(guān)系單值化。究其原因，主要由于低水受水電站蓄放水影響，測(cè)流時(shí)機(jī)較難把握，導(dǎo)致各水位級(jí)測(cè)點(diǎn)分布不均及流量測(cè)驗(yàn)單次質(zhì)量不高所造成的。

建議桂花園（二）站流量在1.00m3/s以上停止流量測(cè)驗(yàn)；在今后的工作中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，采取措施把握好測(cè)流時(shí)機(jī)，不斷提高單次質(zhì)量，爭(zhēng)取早日徹底實(shí)現(xiàn)該站水位流量關(guān)系單值化。陜西水利