傅金成

(河北省邢臺(tái)水文水資源勘測(cè)局，河北邢臺(tái)054000)

水文站網(wǎng)是水文資料的收集系統(tǒng)，是由按一定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在一定流域內(nèi)，適當(dāng)數(shù)量水文站構(gòu)成的，水文站按性質(zhì)分為基本站、實(shí)驗(yàn)站、專用站和輔助站，根據(jù)水文實(shí)驗(yàn)研究或者其他科學(xué)研究的需要，可以設(shè)立水文實(shí)驗(yàn)站。柳林水文站是河北省水文水資源勘測(cè)局1982設(shè)立的小面積徑流實(shí)驗(yàn)站，該站于建站至2004年已有23年的觀測(cè)資料，該站設(shè)立的主要目的是在流域內(nèi)累積暴雨洪水資料，探求該流域內(nèi)產(chǎn)匯流關(guān)系在隨下墊面條件變化規(guī)律。通過設(shè)站年限檢驗(yàn)，可以適時(shí)調(diào)整站網(wǎng)，對(duì)于已達(dá)設(shè)站目的的水文站可予以撤消，或轉(zhuǎn)移到其它地方增加水文站點(diǎn)，豐富水文站網(wǎng)，擴(kuò)大資料收集范圍。進(jìn)行設(shè)站年限檢驗(yàn)十分必要。

1 測(cè)站基本情況

1.1 區(qū)域自然地理特性

柳林水文站位于東經(jīng)114°21ˊ，北緯37°17ˊ。該站測(cè)驗(yàn)斷面地處河北省邢臺(tái)市內(nèi)丘縣柳林鎮(zhèn)柳林村，控制河段屬于海河流域子牙河水系小馬河，河源發(fā)源地太行山東側(cè)太子巖，流域自西高東低，流域面積57.4 km2，主河道長13.2 km，流域坡度30.9‰，流域?qū)挾?.35 km。該站流域面積小，源短流急，洪水暴漲暴落。屬于季節(jié)性河流，洪水多發(fā)生在6～9月份，多數(shù)發(fā)生在7月下旬至8月上旬。本站為河北省丘陵區(qū)小面積徑流實(shí)驗(yàn)站，流域內(nèi)最高的太子巖主峰海拔1 141 m，流域出口斷面高程為130 m。斷面以上除個(gè)別的山丘不能耕種外，大部分作為農(nóng)田耕種。主要作物有小麥、玉米、棉花、花生等，其中小麥、玉米種植面積較大，占總種植面積的80%左右。植被覆蓋率不高。土壤組成為黃土間紅土及沙土。

1.2 水文氣象特征

本站地處半干旱、半濕潤地區(qū)，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，季節(jié)變化分明，溫差較大。春季蒸發(fā)量大，降雨稀少;夏季受海洋性氣團(tuán)及太行山地形的影響，炎熱多雨，降雨量集中;秋季為夏秋過度性季節(jié)，晴朗氣爽，降雨較少;冬季寒冷少雨雪，多北風(fēng)。多年平均氣溫11.7～13.6℃，日照時(shí)數(shù)為2 600 h，多年平均降水量594.5 mm，多年平均徑流深80.7 mm，多年平均最大24 h降雨量92.5 mm，多年平均最大3日降水量135 mm，多年平均蒸發(fā)量1 045.5 mm，1996年實(shí)測(cè)最大洪峰流量570 m3/s，最大含沙量4.62 kg/m3。由于柳林水文站流域是季節(jié)性河流，徑流的年內(nèi)以及年際變化均極大。

2 評(píng)價(jià)分析方法

2.1 抽樣誤差檢驗(yàn)法

選用1982～2004年柳林水文站的單站年特征值，即:最高水位 Gmax、最低水位 Gmin、洪峰流量 Qmax、最小流量 Qmin、最大一個(gè)月徑流深Rmax月、最小一個(gè)月徑流深Rmin月和年徑流深R年共7組系列。

柳林水文站于1982年建站至2004年，由于本站設(shè)站已23年，小于25年，按間隔5年抽樣，即:5年、10年、15年、20年抽樣。取樣盡量包括從1982～2004年的各個(gè)時(shí)段，每種設(shè)站年限采取隨機(jī)抽樣法抽取5個(gè)樣本，取用隨機(jī)抽取的5個(gè)樣本的、Cv計(jì)值，計(jì)算其平均值作為柳林站設(shè)站年限的均值和離差系數(shù)Cv計(jì)。計(jì)算如下:

誤差設(shè)定標(biāo)準(zhǔn):

柳林站設(shè)計(jì)年抽樣誤差檢驗(yàn)成果表見表1。

表1 柳林站設(shè)計(jì)年抽樣誤差檢驗(yàn)成果表

2.2 設(shè)計(jì)洪水和設(shè)計(jì)枯水檢驗(yàn)法

從1982～2004年，共計(jì)23年系列水文資料的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算在不同保證率(P=1%、2%、5%、10%)下的流量值(Q1%設(shè)、Q2%設(shè)、Q5%設(shè)、Q10%設(shè))，以此流量值作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值。再計(jì)算不同設(shè)站年限的流量值(Q1%計(jì)、Q2%計(jì)、Q5%計(jì)、Q10%計(jì))，與在不同保證率下的流量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值比較，算出誤差。將算得誤差與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的誤差標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，如果在規(guī)定的允許誤差范圍內(nèi)，并以實(shí)測(cè)到20年一遇的洪峰流量，就說明該站采用設(shè)計(jì)洪水和設(shè)計(jì)枯水檢驗(yàn)法檢驗(yàn)已達(dá)到測(cè)站設(shè)站年限。反之，則未達(dá)到設(shè)站年限。

不同檢驗(yàn)?zāi)晗薜某闃臃椒ㄅc抽樣誤差檢驗(yàn)法相同。按5年間隔抽樣，即:5年、10年、15年、20年抽樣。如果當(dāng)誤差標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)測(cè)保證率洪水標(biāo)準(zhǔn)為Qmax≤15%、Qmin≤20%，并已實(shí)測(cè)到20年一遇洪峰流量，就認(rèn)為檢驗(yàn)合格。柳林站設(shè)站年限設(shè)計(jì)洪水檢驗(yàn)成果表見表2。

表2 柳林站設(shè)站年限設(shè)計(jì)洪水檢驗(yàn)成果表

2.3 產(chǎn)匯流參數(shù)檢驗(yàn)法

2.3.1 降雨徑流關(guān)系檢驗(yàn)法

以實(shí)測(cè)資料反退降雨徑流關(guān)系，現(xiàn)以1982～2004年，共計(jì)23年歷次洪水的降雨、徑流資料為基礎(chǔ)，繪制降雨～徑流關(guān)系圖，算出合格率，以此作為標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)計(jì)算不同檢驗(yàn)?zāi)晗薜慕涤辍珡搅麝P(guān)系圖的合格率，合格率檢驗(yàn)方法不同檢驗(yàn)?zāi)晗薜膭澐峙c抽樣誤差檢驗(yàn)法和設(shè)計(jì)洪水、設(shè)計(jì)枯水檢驗(yàn)法相類似，不同點(diǎn)為采用從2004年往前倒推的方法，當(dāng)合格率接近時(shí)60%或大于60%時(shí)，所求的年限即為采用降雨徑流關(guān)系檢驗(yàn)法檢驗(yàn)的該站設(shè)站年限。

2.3.2 穩(wěn)定下滲率 fc檢驗(yàn)

以柳林站1982～2004年間降雨徑流資料為基礎(chǔ)計(jì)算穩(wěn)定下滲率fc，再求得歷次暴雨洪水的穩(wěn)定下滲率23站年的平均值fc標(biāo)，以穩(wěn)定下滲率的平均值fc標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)值。同時(shí)計(jì)算不同檢驗(yàn)?zāi)晗薜臍v次洪水穩(wěn)定下滲率的平均值fc計(jì)，當(dāng)計(jì)算值fc計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)值fc標(biāo)接近或穩(wěn)定時(shí)，所得年限即為設(shè)站年限。

2.3.3 匯流參數(shù)m檢驗(yàn)法

利用1982～2004年間降雨徑流資料，計(jì)算歷次洪水的匯流參數(shù)m，并點(diǎn)繪Q～m/F～m關(guān)系圖，在通過點(diǎn)群中心作一條標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系曲線，計(jì)算其合格率，合格率大于60%時(shí)，求出穩(wěn)定的匯流參數(shù)m值。在大水次數(shù)較少的情況下，可以不再做長短系列匯流參數(shù)m值的比較。柳林站產(chǎn)匯流參數(shù)檢驗(yàn)成果表見表3。

表3 柳林站產(chǎn)匯流參數(shù)檢驗(yàn)成果表

3 結(jié)語

經(jīng)過分析計(jì)算，采用抽樣誤差、設(shè)計(jì)洪水和枯水、產(chǎn)匯流參數(shù)分析計(jì)算成果符合設(shè)定條件要求，可以做撤站處理或精簡測(cè)驗(yàn)作為一般的水位雨量站處理。柳林站設(shè)站年限檢驗(yàn)綜合評(píng)定表見表4。

表4 站設(shè)站年限檢驗(yàn)綜合評(píng)定表

［1］葉守澤.水文水利計(jì)算［M］.北京:中國水利水電出版社.1992.

［2］丁炳困.工程水文學(xué)［M］.北京:中國水利水電出版社.1991.

［3］SL 34－92.水文站網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則［S］.

［4］GB50179－93.河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范［S］.

［5］SL247－1999.水文資料整編規(guī)范［S］.

［6］宋中海，安波.小流域產(chǎn)匯流參數(shù)分析計(jì)算邊界條件［J］.河北水利.2006，(7):37－37.

［7］呂振光.廣西巖溶地區(qū)水文特性及產(chǎn)匯流參數(shù)初步分析［J］.水文.1986，(5).

［8］趙人俊.降雨徑流流域模型中的水源劃分問題［J］.水文.1981，(3).

［9］包為民.水文預(yù)報(bào)［M］.北京:中國水利水電出版社.2006.

［10］繆韌.水文學(xué)原理［M］.北京:中國水利水電出版社.2007.