張 夏

(遵義水利水電勘測設(shè)計研究院，貴州 遵義 563002)

河流水位流量關(guān)系曲線推求是梯級水能合理開發(fā)利用規(guī)劃設(shè)計的重要內(nèi)容，也是確保河流防洪、灌溉和引水發(fā)電等功能效益正常穩(wěn)定發(fā)揮的關(guān)鍵[1]。在河流水文分析計算中，因?qū)崪y資料缺乏而無法對河流水位流量進(jìn)行直接推求的工程,通常借助相似流域水文資料對待研究河流進(jìn)行經(jīng)驗公式或比擬分析計算。此類逐段試算推演方法，不僅需要花費大量時間進(jìn)行演算，同時其計算結(jié)果在全面性、可靠性和合理性等方面往往與工程實際不匹配，分析效果也不佳[2-3]。為準(zhǔn)確掌握河流水力特性，本文以二郎壩水文站實測資料為基準(zhǔn)，通過建立線性回歸模型，結(jié)合桐梓水文站1951-1978年資料，實現(xiàn)桐梓水文站1951-2015年年平均流量的延展，確保水能資源開發(fā)利用規(guī)劃與工程具有較高匹配性和適用性。

1 水文站概況及地理位置關(guān)系

1.1 水文站概況

桐梓水文站位于桐梓河中游桐梓縣城段，1950年建站，控制流域面積458 km2，有1951-1971年的水位、流量資料。1971年后改為水位站，有連續(xù)水位觀測資料。1978年后蟠龍洞排洪工程竣工，河道水力條件發(fā)生很大變化，壅水影響程度減少，高水時水位流量關(guān)系曲線發(fā)生變化，而該測站未進(jìn)行水位流量關(guān)系曲線的前后對比觀測分析，致使1978年后無法用水位流量關(guān)系進(jìn)行流量推求。該站1951-1978年資料已由貴州省水文水資源局整編刊印，成果可靠。

二郎壩水文站為國家二類精度站，位于桐梓河下游二郎鎮(zhèn)段，1963年建站，控制流域面積3 149 km2，有1963年至今連續(xù)水位、流量、降雨和懸移質(zhì)泥沙觀測等實測資料。該站1963年至今水文資料已由貴州省水文水資源局整編刊印，成果可靠。

1.2 水文站地理位置關(guān)系

兩水文站均屬于長江流域赤水河右岸一級支流桐梓河干流，二郎壩水文站位于桐梓水文站下游約68 km，二郎壩水文站控制流域面積3 149 km2，為桐梓水文站控制流域面積(458 km2)的6.88倍，流域面積相差不大。經(jīng)分析，兩水文站區(qū)間氣候條件和下墊面因素基本一致。

2 線性回歸模型建立

2.1 實測數(shù)據(jù)

桐梓水文站雖建站早，但由于后期流域規(guī)劃建設(shè)，河道水力條件發(fā)生較大變化，目前僅整編記錄1951-1978年完整的數(shù)據(jù)資料(表1)。二郎壩水文站雖建站較桐梓水文站晚，但為國家二類精度站，整編了1963年至今詳細(xì)的水文資料(表2)。

表1 桐梓水文站(1951-1978年)水文年年平均流量

注： 1951-1971年均為實測資料，1972-1978年由水位流量關(guān)系線推流，多年平均流量Q=8.39 m3/s，Cv=0.28。

表2 二郎壩水文站(1963-2015年)水文年年平均流量

續(xù)表2

注： 1963-2015年均為實測資料，多年平均流量Q=47.3 m3/s，Cv=0.25。

2.2 線性回歸模型

對桐梓水文站和二郎壩水文站同期1963-1978年(水文年)共15年的年平均流量資料建立線性回歸方程，設(shè)xi和yi分別代表二郎壩水文站和桐梓水文站對應(yīng)水文年觀測值，共15對，對應(yīng)觀測值相關(guān)點分布見圖1。

圖1 二郎壩水文站與桐梓水文站年流量相關(guān)點關(guān)系

由圖1可知，相關(guān)點平均趨勢近似直線，其相關(guān)性函數(shù)表達(dá)為[4-5]：

y=a+bx

(1)

式中：x為自變量，此處為二郎壩水文站流量；y為倚變量，此處為桐梓水文站流量；r為兩系列數(shù)據(jù)間的相關(guān)性系數(shù)；a、b為待定常數(shù)。

將表1、表2中的實測數(shù)據(jù)代入式(1)，計算得：a=0.081,b=0.168,r=0.843。相應(yīng)桐梓水文站倚二郎壩水文站年平均流量的線性回歸模型為：y=0.081+0.168x。

3 桐梓水文站流量延展分析

3.1 流量延展

基于二郎壩水文站年平均流量1978-2015年資料，按照y=0.081+0.168x線性回歸模型，將桐梓水文站年平均流量進(jìn)行延展，其分析成果見表3。

表3 桐梓水文站(1951-2015年)水文年年平均流量延展成果

注：1951-1971年為實測資料，1972-1978年由水位流量關(guān)系線推流，1978-2015年由線性回歸展延；多年平均流量Q=7.95 m3/s，Cv=0.28。

3.2 顯著性檢驗分析

桐梓水文站和二郎壩水文站實測流量數(shù)據(jù)間的相關(guān)系數(shù)r=0.843，對相關(guān)系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗分析。取實測數(shù)據(jù)系列信度為5%，經(jīng)15年流量資料系列分析其相關(guān)系數(shù)最低值ra=0.513 9，桐梓水文站與二郎壩水文站實測流量數(shù)據(jù)間總體相關(guān)，且相關(guān)性較好。

4 結(jié) 論

桐梓水文站1951-1978年系列年平均流量資料采用P-Ⅲ適線法適線得到均值為8.39 m3/s、Cv為0.28、Cs=2Cv。通過二郎壩水文站實測資料線性回歸延展后，1951-2015年系列資料采用P-Ⅲ適線法適線得到均值為7.95 m3/s、Cv為0.28、Cs=2Cv，較1951-1978年系列均值小0.44 m3/s。相關(guān)資料表明延展年份出現(xiàn)1978-1991、2004-2007、2009-2014等連續(xù)枯水年，且1978-1979、1990-1991、2006-2007、2009-2010、2013-2014等為特枯年份。分析成果表明，桐梓水文站與二郎壩水文站實測資料間相關(guān)性較好，延展前后年平均流量均值相差5.53%，Cv一致。延展獲得的流量資料具有較高精度，成果可靠，與工程實際匹配性較好。