時鐵彬，張敬東，王子成

（吉林省水文水資源局白城分局，吉林白城137000）

計算分析法確定懸移質(zhì)單沙取樣垂線位置

時鐵彬，張敬東，王子成

（吉林省水文水資源局白城分局，吉林白城137000）

對于懸移質(zhì)單沙取樣垂線位置的確定，通常是選取幾次能代表各級水位、各級含沙量的輸沙率資料，繪制垂線平均含沙量與斷面平均含沙量比值的橫向分布圖，在圖上選擇其值最為集中，且等于1處，作為懸移質(zhì)單沙取樣垂線位置。有的站斷面含沙量分布較均勻，或在某個區(qū)域分布較均勻，其集中的垂線在所設垂線中會有多條出現(xiàn)，僅憑肉眼在圖上難以準確找出比值最集中而且在1附近的垂線。文中對這個問題加以探討，并推薦一種分析的方法。

分析法；懸移質(zhì)單沙；取樣垂線；確定位置

1 緒論

斷面比較穩(wěn)定且主流擺動不大的站，懸移質(zhì)輸沙率的測驗，采用單斷沙關系法進行輸沙率的測驗和整編，即在斷面上選取一或兩條固定的懸移質(zhì)單沙取樣垂線，建立垂線平均含沙量與斷面平均含沙量的關系，通過實測單沙過程，得到斷面平均含沙量的變化。

對于懸移質(zhì)單沙取樣垂線的確定，《河流懸移質(zhì)泥沙測驗規(guī)范》已作了定性規(guī)定：通常是選取幾次能代表各級水位、各級含沙量的輸沙率資料，繪制垂線平均含沙量與斷面平均含沙量比值Csm/Cs的橫向分布圖，在圖上選擇Csm/Cs值最為集中，且等于1處，作為懸移質(zhì)單沙取樣垂線的位置。有的站斷面含沙量分布較均勻，或在某個區(qū)域分布較均勻，這樣就會產(chǎn)生Csm/Cs集中的垂線在所設垂線中有多條出現(xiàn)，有時僅憑肉眼在圖上就難以準確找出比值最集中而且在1附近的垂線。這里介紹一種定量分析方法，以快速準確地找到最佳的單沙取樣垂線。

2 單沙取樣垂線位置的選擇

實際工作中經(jīng)常采用標準差來表示一組數(shù)據(jù)相對于真值的偏離程度。因為真值實際上是不可知的，所以通常采用多次測量數(shù)據(jù)的平均值代替真值。在水位流量關系的定線和檢驗時，一般以水位流量關系線上查得的流量作為真值，來計算實測流量的標準差，確定測點的測驗精度。同樣，在單沙取樣垂線位置的分析確定時，可以用斷面平均含沙量作為真值，分析和計算每條單沙取樣垂線的平均含沙量與斷面平均含沙量的偏離程度。偏離程度越小，垂線平均含沙量與斷面平均含沙量越接近，取樣垂線的代表性越好。而垂線平均含沙量與斷面平均含沙量越接近，也就是垂線平均含沙量與斷面平均含沙量的比值越接近1。根據(jù)標準差的定義，設y2為垂線平均含沙量與斷面平均含沙量的比Csm/Cs值與1相減后的差值乘方后得到的均值，則y為垂線平均含沙量相對于斷面平均含沙量的樣本標準差。y的計算公式為：

式中：Ci——某條垂線第i次測量的垂線平均含沙量與該次斷面平均含沙量的比值；N——數(shù)據(jù)的個數(shù)。

3 單沙取樣垂線位置的分析

以白城地區(qū)的鎮(zhèn)西水文站為例。鎮(zhèn)西水文站位于本區(qū)內(nèi)洮兒河最上游段，集水面積18 462 km2，至河口距離48 km。測驗項目有水位、流量、泥沙、降水、水質(zhì)，屬于二類泥沙站。河道測流測沙斷面近似于“U”形。輸沙率測驗采用橫式采樣器取沙，在這里僅選主槽的5條取樣垂線，因為主槽內(nèi)的垂線具有很好的代表性。起點距分別是30 m、40 m、50 m、70 m、90 m。選擇能代表各級水位、各級含沙量的輸沙率資料，點繪各次垂線平均含沙量與斷面平均含沙量的關系圖（圖略），可發(fā)現(xiàn)每條垂線的平均含沙量與斷面平均含沙量都有較好的關系，而且隨著水位的級不同，含沙量的級別也不同，兩者的相關關系無明顯的轉(zhuǎn)折變化。

根據(jù)《河流懸移質(zhì)泥沙測驗規(guī)范》，繪制各條垂線平均含沙量與斷面平均含沙量的比值橫向分布圖（圖略）。各條垂線平均含沙量與斷面平均含沙量的比值大都集中在0.93～1.07之間。起點距30 m、50 m、90 m垂線的比值比略松散；垂線點偏離略遠些；起點距40 m、70 m垂線的比值相對于其它垂線較為集中。但哪條垂線的比值是最集中而且最接近1，用肉眼看很難準確找出更好的位置，采用公式（1）對各條垂線的值進行計算（因篇幅關系，計算過程略），計算結(jié)果如下表1。

從表1中可知，起點距40 m垂線的值最小，僅為0.057。也就是說，這條垂線的平均含沙量與斷面平均含沙量最接近，垂線具有的代表性最好。

4 單沙取樣垂線位置的確定

為檢驗計算結(jié)果，點繪值最小、次小垂線（分別為起點距40 m、70 m）的單斷沙關系圖（圖略），定出的關系線通過了符號檢驗、適線檢驗、偏離數(shù)值檢驗，關系系數(shù)為1.07，0.93，均符合《河流懸移質(zhì)泥沙測驗規(guī)范》的規(guī)定。二類泥沙站的單斷沙關系系數(shù)應在0.93～1.07之間，但是，起點距40 m的垂線值更小，關系系數(shù)更接近于1。因此鎮(zhèn)西水文站確定起點距40 m、70 m為該站懸移質(zhì)單沙取樣垂線位置。

表1 各取樣垂線的值計算表

5 結(jié)論

綜合上述討論結(jié)果可以看出，用計算分析法確定懸移質(zhì)單沙取樣位置，在斷面上較多垂線產(chǎn)生Csm/Cs都比較集中的情況時，比用繪制垂線平均含沙量與斷面平均含沙量比值的Csm/Cs橫向分布圖確定的懸移質(zhì)單沙取樣位置更精確。

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2016-05-20