郭寶群
(黃河水利委員會水文局,河南 鄭州 450004)
懸移質泥沙資料包括懸移質輸沙率資料和懸移質泥沙顆粒級配資料兩部分。涉及懸移質泥沙資料整編方法的規(guī)范有《水文測站暫行規(guī)范》(1956年)、《水文測驗試行規(guī)范》(1974年)和《水文測驗手冊》(第二冊、第三冊,1975年)、SD244-87《水文年鑒編印規(guī)范》、SL247-1999《水文資料整編規(guī)范》和SL247-2012《水文資料整編規(guī)范》。為了更好的學習和貫徹規(guī)范,本文將SL247-1999和SL247-2012中懸移質泥沙資料整編方法的主要不同之處列出,供參考。
SL247-2012,增加了懸移質單斷顆關系曲線計算實測點對關系線的標準差計算公式和系統(tǒng)誤差指標,明確懸移質泥沙顆粒級配誤差以小于某粒徑沙量百分數(shù)的絕對值表示。
水文測驗規(guī)范及SL247-1999之前,整編規(guī)范對泥沙顆粒級配誤差的規(guī)定。GB50159-92《河流懸移質泥沙測驗規(guī)范》3.4.3“斷面平均各粒徑級的累積沙重百分數(shù)絕對誤差的不確定度:一、二類站應小于6,三類站應小于9。各類站的系統(tǒng)誤差,粗沙部分應在±2.0%以內(nèi),細沙部分應在±3.0%以內(nèi)”。SL42-2010《河流泥沙顆粒分析規(guī)程》7.1.3“泥沙級配的基本誤差應采用小于某粒徑級級配成果的絕對誤差”。SD244-87《水文年鑒編印規(guī)范》2.12.3“1.單一曲線定線條件:單斷顆關系比較穩(wěn)定,關系點密集成一帶狀,各粒徑級都有75%以上的關系點子與關系曲線偏離在±10%以內(nèi)(絕對差)”。上述規(guī)范明確泥沙顆粒級配誤差均以小于某粒徑沙量百分數(shù)的絕對值表示。
SL247-1999規(guī)定及“《水文資料整編規(guī)范》SL 247-1999講義”有關說明。SL247-1999 2.3定線精度,對水位流量關系曲線、懸移質泥沙關系曲線和懸移質單斷顆關系曲線法的測點標準差及隨機不確定度的計算公式及方法進行規(guī)定。在2.3.1水位流量關系曲線內(nèi)容中,列出測點標準差及隨機不確定度的計算公式,測點標準差計算為相對誤差。2.3.4懸移質泥沙關系曲線和2.3.5懸移質單斷顆關系曲線的有關要求列在之后,僅列出定線精度要求,未列計算方法及公式,從本節(jié)條款的內(nèi)容及編排順序關系,可以理解為其關系線測點標準差及隨機不確定度的計算方法要求同2.3.1水位流量關系曲線的有關要求,標準差計算均使用相對誤差,僅是定線精度要求不同?!啊端馁Y料整編規(guī)范》SL247-1999講義”為2001年全國水文資料整編技術研討班貫規(guī)培訓教材。其3.8.2“(1)單斷顆關系曲線的建立與確定。一條曲線的測點有10個以上時,要進行定線精度評估和合理性檢驗,方法同本講義3.7.3章節(jié)。只注意類似(3.7.3—1)式計算相對誤差時,對同一單顆百分數(shù)分別用實測點的斷顆百分數(shù)和線上查讀的斷顆百分數(shù)。如對某一42%的單顆點,實測斷顆為40%,線上斷顆為44%,則相對誤差為。這里分子、分母的百分數(shù)和誤差的百分數(shù)意義不同”??梢岳斫鉃橛嬎闩e例中分子和分母中含有的百分號為懸移質泥沙顆粒級配小于某粒徑沙重的百分數(shù),-9.1%中的百分號為相對誤差的百分號,強調了懸移質單斷顆關系曲線的精度評價與講義中3.7.3懸移質單斷沙關系曲線的精度評價方法相同,誤差表示使用相對誤差,與水文測驗規(guī)范及SL247-1999之前的整編規(guī)范對泥沙顆粒級配誤差的表示相悖。
單斷沙關系曲線法和單斷顆關系曲線是目前測站應用最多的方法。SL247-1999在3.4.2規(guī)定了水位流量關系線繪制要求,而未規(guī)定單斷沙關系線和單斷顆關系線的繪制要求,故SL247-2012增加了這兩種關系曲線的繪制要求。
SL247-2012調整為7次以上,SL247-1999規(guī)定10次以上。在單斷顆關系中,關系點據(jù)與水位流量或單斷沙關系相比有其特殊性,其點據(jù)數(shù)量與測次數(shù)量、單一測次相應粒徑級的數(shù)量相關。一般1個測次包含有5個及以上粒徑級的關系點參加關系線定線與檢驗,因此對測次數(shù)要求相應減少。
GB50159-92《河流懸移質泥沙測驗規(guī)范》3.2.1規(guī)定的懸移質輸沙率測驗方法有斷面平均含沙量過程線法、單斷沙關系線、單斷沙關系比例系數(shù)過程線法和流量輸沙率關系曲線法。3.2.3規(guī)定懸移質輸沙率顆粒級配測驗方法有斷面平均顆粒級配過程線法和單斷顆關系線法。證明實測斷面平均含沙量(顆粒級配)過程線法是測驗基本方法之一,并在實際工作中應用。SL247-1999資料整編方法中沒有實測斷面平均含沙量過程線法和實測斷面平均顆粒級配過程線法,因此SL247-2012增補這兩種整編方法及適用條件。
使用實測單沙過程數(shù)據(jù)進行資料整編的方法,SL247-1999稱謂為近似法,SL247-2012更名為實測單沙過程線法,更能體現(xiàn)出其方法的實質,并與類似整編方法實測斷面平均含沙量過程線法和實測斷面平均顆粒級配過程線法命名一致。
實際工作中有應用實測單顆過程數(shù)據(jù)進行資料整編的情況,SL247-1999中未規(guī)定,SL247-2012增加了使用實測單顆過程數(shù)據(jù)進行資料整編的實測單顆過程線法及適用條件。
SL247-2012增加了計算日平均輸沙率的流量加權第三種方法(也稱積分法),對使用整匯編系統(tǒng)進行資料整編時,日平均輸沙率計算方法應采用積分法。
執(zhí)行SL247-1999期間,整匯編系統(tǒng)進行資料整編均使用流量加權法,如南(北)方水文資料整匯編系統(tǒng),將流量加權第一、二種方法均列入,供使用者選擇。大多數(shù)測站使用流量加權第一種方法,個別測區(qū)使用流量加權第二種方法,但存在計算方法不統(tǒng)一,計算成果有差異。
從積分法、流量加權第二種法、流量加權第一種法,以及面積包圍法、算術平均法、斷沙或單沙及插補值代表法等比較,其計算結果有算法依次簡化、精度依次降低的特點,積分法可作為衡量其它各種方法計算誤差的標準。隨著整匯編軟件的統(tǒng)一和計算機性能的提高,在計算方法上采用誤差較小的積分法是需要和可行的。為統(tǒng)一整編軟件系統(tǒng)的計算方法,故SL247-2012規(guī)定使用積分法的計算方法公式及條件??紤]到積分法相對其他方法算法較復雜,數(shù)據(jù)計算工作量大,故在手工整編時作為可選項。
SL247-2012對使用整匯編系統(tǒng)進行資料整編時是否計算日平均顆粒級配作統(tǒng)一要求,即采用整匯編系統(tǒng)進行資料整編時,應計算日平均顆粒級配成果;日平均顆粒級配成果表是否輸出,按整匯編單位要求進行;對不使用整匯編系統(tǒng)進行資料整編的,可不計算日平均顆粒級配,以減少計算工作量。
SL247-1999規(guī)定要求為整編日平均顆粒級配的測站,月平均顆粒級配用日平均參加計算;不要求整編日平均顆粒級配的測站,不計算日平均顆粒級配,月平均顆粒級配使用瞬時值計算,其計算步驟、方法不統(tǒng)一。
SL247-1999規(guī)定實測斷顆測次成果可以直接插入?yún)⒓尤掌骄挠嬎悖瑢嶋H整編工作中,是否插入由整編單位自行確定。對于使用推求斷顆數(shù)據(jù)資料進行資料整編,插入實測斷顆是不合理的,因為推求斷顆與實測斷顆是兩個系列資料數(shù)據(jù),推求斷顆資料更具有代表性。
SL247-2012規(guī)定當有推求斷顆系列資料時,不應直接插入實測斷顆資料,應將實測斷顆成果作為一個單顆測次,經(jīng)單斷顆關系線推求斷顆,再參加日平均的計算。
對于使用實測單顆過程數(shù)據(jù)資料進行資料整編的,可直接插入實測斷顆測次成果參加日平均值的計算。因為實測斷顆和實測單顆均屬實測系列資料序列,實測斷顆數(shù)據(jù)與實測單顆數(shù)據(jù)相比,相對精度要高。
SL247-2012懸移質泥沙顆粒級配平均粒徑計算公式采用SL42—92、SL42—2010《河流泥沙顆粒分析規(guī)程》推薦,使泥沙顆粒級配分析與資料整編規(guī)范之間的規(guī)定銜接和統(tǒng)一。SL247-1999采用的公式為《水文測驗手冊》(第二冊)規(guī)定公式。
在實際整編工作中,有實測相應單顆不參加資料整編的情況。SL247-2012強調實測相應單顆應以單顆的角度參加資料整編,與實測懸移質輸沙率資料整編情況相同。實測懸移質輸沙率顆粒級配測驗中相應單顆其實質就是實測單顆,且與實測斷面平均顆粒級配對應,建立單斷顆關系的特點。