古米娜·哈木斯別克

（阿勒泰水文勘測(cè)局，新疆 阿勒泰 836500）

1 測(cè)站概況

阿勒泰水文站為克蘭河流域（額爾齊斯河支流）內(nèi)的區(qū)域性控制站，流域集水面積1565 km2，屬于國(guó)家級(jí)二類(lèi)精度測(cè)站，阿勒泰水文站克蘭河斷面寬為55.4 m，水深最大值≤3.2 m?？颂m河流域主要依靠阿爾泰山南坡季節(jié)性融雪補(bǔ)給，時(shí)間集中在4月～10月，其中4月～6月中旬為洪水期。阿勒泰水文站斷面控制情況良好，河道順直，斷面河床主要由細(xì)沙和卵石構(gòu)成，無(wú)明顯沖淤變化，水位流量關(guān)系簡(jiǎn)單，河床主流垂線布設(shè)較為密集，邊灘則稀疏。

2 測(cè)流斷面河床變化情況分析

2.1 橫斷面圖比較法

選擇阿勒泰水文站2007年～2013年汛前基本水尺斷面資料和2014年～2016年汛前汛后基本水尺斷面資料各一次，并繪制測(cè)站近十年來(lái)大斷面圖，進(jìn)行斷面變化情況的具體分析，見(jiàn)圖1。由阿勒泰水文站歷年大斷面圖可以看出，在4.0 m～12.5 m的起點(diǎn)距范圍內(nèi)斷面較穩(wěn)定，其較大的沖淤變化主要出現(xiàn)在起點(diǎn)距22.0 m～73.0 m的范圍，而且沖淤程度不同，屬于局部沖淤，時(shí)程上則屬于不經(jīng)常性沖淤，水位流量關(guān)系單一。73.0 m～102.5 m范圍內(nèi)中高水流量主要受到作物種植的影響，而對(duì)斷面形狀和大小則并無(wú)影響。102.5 m～110.0 m則為陡坎和局部塌陷，并不影響測(cè)站水位流量控制。

圖1 阿勒泰水文站歷年大斷面圖

2.2 河底高程過(guò)程線法

根據(jù)阿勒泰水文站歷年實(shí)測(cè)大斷面情況，可以進(jìn)一步求得歷年不同測(cè)次斷面高程的平均值，并進(jìn)行平均河底高程過(guò)程線的繪制，見(jiàn)圖2。由圖得知，2007年～2016年測(cè)站河底高程最大值為26.02 m，最大沖刷為25.58 m，多年間河床淤積交替進(jìn)行，斷面并無(wú)較大變化，河床較穩(wěn)定。

圖2 阿勒泰水文站歷年平均高程變化圖

由上述分析可知，阿勒泰水文站河道斷面年際變化較小，2007年、2008年、2014年河床淤積，2009年、2013年和2015年河床沖刷，2010年～2012年河床沖淤變化小，由于受到不經(jīng)常性的沖淤影響，沖淤交替進(jìn)行，河床較為穩(wěn)定，此外，阿勒泰水文站為不經(jīng)常且局部性沖淤類(lèi)型，斷面穩(wěn)定性較高。

3 水位流量單值化分析

3.1 歷年流量測(cè)驗(yàn)情況

本次研究所用的阿勒泰水文站歷年流量資料均采用電動(dòng)纜道流速儀測(cè)流，低枯水則通過(guò)涉水施測(cè)，表面流速測(cè)速方法采用歷時(shí)100 s一點(diǎn)法（相對(duì)水深η=0.6）或兩點(diǎn)法（相對(duì)水深η=0.2、0.8）[1]，對(duì)于特殊情況測(cè)速歷時(shí)縮短為50 s。所采用測(cè)驗(yàn)方法完全符合《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》（GB 50179-2015）要求。

3.2 典型年的確定

進(jìn)行測(cè)站水位流量關(guān)系單值化分析并不需要測(cè)站實(shí)測(cè)年份的全部水文資料，根據(jù)《水文巡測(cè)規(guī)范》（SL 195-2015）相關(guān)要求，將阿勒泰水文站所有實(shí)測(cè)年份的流量年均值按由大到小的次序依次排列，并標(biāo)注序號(hào)及所對(duì)應(yīng)的年份，具體如表1。

表1 阿勒泰水文站流量年均值序列表

根據(jù)下式計(jì)算典型年序號(hào)：

式中：m為保證率為P的流量均值典型年序號(hào)；n為實(shí)測(cè)年份。

根據(jù)式（1）可得：豐水年保證率P=10%時(shí)，m=5；平水年保證率P=50%時(shí)，m=25；枯水年保證率P=90%時(shí)，m=48。在表1中可以查得豐水年為豐水年為2005年，平水年為2013年，枯水年為2015年。同時(shí)根據(jù)《水文巡測(cè)規(guī)范》（SL 195-2015）“至少7年以上連續(xù)資料系列，并應(yīng)包括高、中、低水年和不同水情資料”的相關(guān)要求，確定阿勒泰水文站水位流量關(guān)系單值化研究的典型年為2005年～2015年共10年。

3.3 歷年水位流量關(guān)系演變

阿勒泰水文站2004年末測(cè)驗(yàn)斷面下游河道開(kāi)挖對(duì)低水位測(cè)驗(yàn)流量存在一定影響，故選取2005年～2015年共10年的水位流量資料，過(guò)點(diǎn)群中心點(diǎn)繪阿勒泰水文站水位流量關(guān)系曲線，見(jiàn)圖3。根據(jù)《水文巡測(cè)規(guī)范》（SL 195-2015）的要求，對(duì)于無(wú)法進(jìn)行單值化處理的非單一性水位流量關(guān)系曲線，在給定的時(shí)間內(nèi)和同一因素的影響下，水位流量關(guān)系點(diǎn)距較為密集且呈帶狀，且阿勒泰水文站水位流量關(guān)系影響因素呈多條單一線[2]。此處將阿勒泰水文站漲退水部分分別定線，依據(jù)1998年和2014年的中高水實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作為中高水水位流量關(guān)系曲線擬定的依據(jù)。結(jié)合歷年水位流量曲線的分析成果，阿勒泰水文站最高水位和最大流量所對(duì)應(yīng)的水位差為0.1 m。

圖3 阿勒泰水文站水位流量關(guān)系曲線

3.4 水位流量關(guān)系曲線的檢驗(yàn)

3.4.1 檢驗(yàn)依據(jù)

本文所進(jìn)行的阿勒泰水文站水位流量關(guān)系單值化研究主要依據(jù)的技術(shù)規(guī)范包括《水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)規(guī)定》（SL1-2002）和《水文巡測(cè)規(guī)范》（SL 195-2015）。根據(jù)《水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)規(guī)定》（SL1-2002），當(dāng)水位流量臨時(shí)曲線上測(cè)點(diǎn)≥10點(diǎn)，則關(guān)系點(diǎn)子呈帶狀分布，系統(tǒng)偏離不明顯，75%的關(guān)系點(diǎn)子與水位流量關(guān)系曲線偏離的相對(duì)誤差限度為：關(guān)系點(diǎn)較為密集的測(cè)站流速儀中高水誤差≤±5%，流速儀低水誤差≤±8%；關(guān)系點(diǎn)較為散亂的測(cè)站流速儀中高水誤差≤±8%，流速儀低水誤差≤±10%[3]，顯著性水平α具體情況見(jiàn)表2。

表2 顯著性水平α的選取依據(jù)

《水文巡測(cè)規(guī)范》（SL 195-2015）規(guī)定，水位流量關(guān)系點(diǎn)子密集且呈帶狀分布，無(wú)顯著偏離情況下，一類(lèi)精度水文站系統(tǒng)誤差絕對(duì)值≤1%，其余精度水文站系統(tǒng)誤差≤2%，實(shí)測(cè)關(guān)系點(diǎn)距和水位流量關(guān)系定線誤差符合下表所允許范圍時(shí)，則可進(jìn)行單一線的確定。

表3 流速儀法測(cè)流的單一線定線允許誤差

3.4.2 水位流量單值化關(guān)系的檢驗(yàn)

（1）流量關(guān)系點(diǎn)對(duì)綜合關(guān)系線的相對(duì)誤差

實(shí)測(cè)流量關(guān)系點(diǎn)對(duì)綜合關(guān)系線的相對(duì)誤差（標(biāo)準(zhǔn)差）計(jì)算如下：95%置信水平的隨機(jī)不確定性相對(duì)值計(jì)算如下：

進(jìn)行阿勒泰水文站2005年～2015年的實(shí)測(cè)水位流量資料及水位流量綜合曲線上流量的符號(hào)檢驗(yàn)、適線檢驗(yàn)和偏離度檢驗(yàn)，結(jié)果顯示，漲水和退水水位流量綜合曲線隨機(jī)不確定度均為9.2%，系統(tǒng)誤差均為0.4%，具體見(jiàn)表4。檢驗(yàn)結(jié)果符合《水文巡測(cè)規(guī)范》（SL 195-2015）有關(guān)二類(lèi)精度水文站流速儀法測(cè)流的單一線定線精度系統(tǒng)誤差≤±2%，中水隨機(jī)不確定度≤14%，高水隨機(jī)不確定度≤12%的規(guī)定。

表4 阿勒泰水文站水位流量綜合曲線檢驗(yàn)結(jié)果

（2）時(shí)段總量及其誤差

選取阿勒泰水文站具有代表性的豐、平、枯水年水位流量資料并借助水位流量綜合線推流，求得年總流量、汛期總流量、一次洪水總量具體值并計(jì)算其與原整編值的相對(duì)誤差[4]，結(jié)果表明，年總流量誤差為-2.45%，在±3%的范圍；汛期總流量誤差最大值為-2.45%，在±3.5%的范圍；一次洪水總量誤差最大值為-5.10%，在±6%范圍內(nèi)，符合《水文巡測(cè)規(guī)范》（SL 195-2015）對(duì)二類(lèi)精度測(cè)站的相關(guān)要求，具體結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 阿勒泰水文站各時(shí)段總量及誤差評(píng)定結(jié)果

由表5可知，阿勒泰水文站單值化綜合曲線檢驗(yàn)結(jié)果符合單值化分析及規(guī)范要求，檢驗(yàn)通過(guò)，采用原水位流量關(guān)系線推求阿勒泰水文站水量與單值化所推求年平均水量比值符合水量平衡分析結(jié)果。

4 結(jié)論

點(diǎn)繪阿勒泰水文站2005年～2015年的實(shí)測(cè)水位流量關(guān)系曲線及分析表明，綜合曲線均通過(guò)了符號(hào)檢驗(yàn)、適線檢驗(yàn)和偏離度檢驗(yàn)，隨機(jī)不確定性及系統(tǒng)誤差均符合《水文巡測(cè)規(guī)范》（SL 195-2015）的相關(guān)要求，單值化綜合線所推求的水量與多年水量平衡分析結(jié)果合理。由于水位流量綜合線符合單值化分析和巡測(cè)相關(guān)規(guī)范誤差范圍，而且符號(hào)檢驗(yàn)、適線檢驗(yàn)和偏離度檢驗(yàn)均通過(guò)，今后阿勒泰水文站全年流量測(cè)次按單一線布置，流量測(cè)驗(yàn)次數(shù)保持在7～15次/年，就能滿(mǎn)足測(cè)站當(dāng)年水位流量關(guān)系測(cè)驗(yàn)以及各類(lèi)水文要素推算的需要，同時(shí)，傳統(tǒng)水位流量測(cè)驗(yàn)方式下的人力資源得到極大釋放，為中心流域檢測(cè)系統(tǒng)工作的開(kāi)展提供了人員、技術(shù)保障。