查 紅，黃宏家，余乃旺，孫成林，陳 剛

(江蘇省水文水資源勘測局鹽城分局，江蘇 鹽城 224051)

間測是指“水文測站資料經(jīng)分析證明水文要素如水位流量間歷年關(guān)系穩(wěn)定或其變化在允許誤差范圍內(nèi)，對其中一要素如流量停測一段時期后，再行施測的測停相間的測驗方式[1]”，是一種經(jīng)濟高效的測驗方式，可節(jié)約水文測驗在人力、物力、管理等方面的投入。

2016年3月，江蘇省水文水資源勘測局在前期組織召開全省測報方式改革逐站方案審核會經(jīng)充分交流討論的基礎(chǔ)上，提出全省150個國家基本水文站(流量站)逐站流量監(jiān)測實施方案，包括間測分析及建立關(guān)系、流量精簡、水位落差法、比降面積自動測流、水動力學(xué)模型、超聲波時差法、雷達波在線測流、自動測流纜道、H-ADCP、V-ADCP、能坡法、過水堰、閘位計(功率計、流量計)等13種類型，其中擬計劃通過間測分析實行間測的有51個基本站。因此，對水文站多年流量測驗成果資料進行綜合分析，對符合間測條件的站實行間測[2-5]，優(yōu)化水文測驗方案，對推進水文測報方式改革，促進水文部門優(yōu)質(zhì)高效地服務(wù)于經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要意義。

江蘇省近七成的水文站屬閘壩類，本文以射陽河閘(閘上游)站為例，介紹流量間測可行性分析技術(shù)方法及成果，可為閘壩類水文站流量間測分析提供參考。

1 測站概況

射陽河西起揚州市寶應(yīng)縣射陽湖，流經(jīng)鹽城市境內(nèi)建湖、阜寧、濱海、射陽4縣，至射陽縣海通鎮(zhèn)以東入海，全長約198 km，流域面積4 036 km2。為擋潮、御鹵、蓄淡、抗旱、排洪，1956年5月在射陽河下游沿海建成綜合型大型涵閘，同期為控制掌握射陽河入海水量，為里下河地區(qū)防洪調(diào)度提供水文情報設(shè)立射陽河閘水文站，測驗項目有閘上水位、閘下潮位、流量、降雨量、蒸發(fā)量、地下水位(溫)等，為國家重要水文站和中央報汛站。

該站建有降蒸觀測場1座，場內(nèi)布設(shè)有標準雨量器、虹吸式自記雨量計、遙測雨量計、蒸發(fā)皿等降水量、蒸發(fā)量觀測設(shè)備；閘上游、閘下設(shè)有直立式水尺、自記水位計、遙測水位計等水位觀測設(shè)備；建站以來流量測驗一直采用水文纜車橋測方法。

該站測驗河段順直，高水時無岔流、串溝，河床及河岸均為砂土，沖淤變化甚微。主流基本穩(wěn)定，偶因閘門開啟位置不同而略有擺動。射陽河閘共35孔，閘孔總凈寬350 m, 正常水深大于4.0 m，全潮流量測驗每隔0.5～1.0 h施測1次，1次全潮平均施測6～7次，為滿足定線推流精度要求，全年需測流20潮次左右，測流任務(wù)繁重。

該站實測最大流量2 560 m3/s(1956年6月12日)，最大年徑流量76.07億m3(1965年)，最小年徑流量10.90億m3(1978年)。2003—2017年平均年徑流量為49.24億m3，其中7—10月累計徑流量為25.67億m3，占全年總量52.1%。

2 一潮推流法綜合關(guān)系分析

近20年以來，射陽河閘排水出流形態(tài)均為淹沒式堰流，采用“一潮推流法”定線推流。每年以Th1.5ΔZ0.5為相關(guān)因素與一潮排水量W建立相關(guān)關(guān)系，定線并擬配公式推算逐潮水量；以一潮平均流量Q為相關(guān)因素與一潮最大流量Qm建立相關(guān)關(guān)系，定線并擬配公式推算逐潮最大流量。由于地處沿海受涵閘、潮汐和沖淤變化影響，該站水力因素與水量(流量)相關(guān)關(guān)系按三類精度水文站要求控制。

2.1 一潮排水量綜合關(guān)系

選取射陽河閘(閘上游)站2011—2017年連續(xù)7年共112潮次的實測潮量成果資料，建立Th1.5ΔZ0.5-W綜合關(guān)系，定線并擬配公式，綜合關(guān)系線數(shù)學(xué)表達式為

W=92.64(Th1.5ΔZ0.5)1.042

(1)

式中：W為一潮排水量，104m3；T為一潮開閘歷時，104s；h為閘上游平均水頭，m；ΔZ為閘上游穩(wěn)定高水位與穩(wěn)定低水位之差，m。

綜合線3種檢驗及精度：偏離±10%以內(nèi)測次有94次，占總測次的83.9%；偏離±15%以內(nèi)的有110次，占總測次的98.2%；正號點54個，負號點57個，線上點1個，符號變換52次；系統(tǒng)誤差P=0.3%，標準差Se=7.1%，隨機不確定度為14.2%。符號檢驗：U=0.19<1.15，定線合理；適線檢驗：U=0.57<1.28，定線合理；偏離數(shù)值檢驗：|t|=0.45<1.67，定線合理。Th1.5ΔZ0.5-W綜合關(guān)系線見圖1。

圖1 射陽河閘(閘上游)站一潮排水量綜合關(guān)系線

2.2 一潮最大流量綜合關(guān)系

資料仍選用2011—2017年連續(xù)7年共112潮次的實測潮量成果資料，建立Q-Qm綜合關(guān)系，定線并擬配公式，綜合關(guān)系線數(shù)學(xué)表達式為

Qm= 3.036Q0.880

(2)

式中：Qm為一潮最大流量，m3/s；Q為一潮平均流量，m3/s。

綜合線3種檢驗及精度：偏離±10%以內(nèi)測次有105次，占總測次的93.8%；偏離±15%以內(nèi)的有111次，占總測次的99.1%；正號點56個，負號點55個，線上點1個，符號變換52次；系統(tǒng)誤差P=0.3%，標準差Se=5.7%，隨機不確定度為11.4。符號檢驗：U=0.00<1.15，定線合理；適線檢驗：U=0.57<1.28，定線合理；偏離數(shù)值檢驗：|t|=0.56<1.67，定線合理。

Q～Qm綜合關(guān)系線見圖2。

3 關(guān)系線之間偏離誤差分析

關(guān)系線之間偏離誤差分析包括相鄰年份關(guān)系線之間和每年關(guān)系線與綜合線之間偏離誤差分析。

各獨立年份關(guān)系線因受當年水情限制實測關(guān)系點據(jù)不可能覆蓋歷史洪水或枯水水情，這就對當年關(guān)系線延長走向的確定帶來困難，對照歷年出現(xiàn)偏離在所難免，故在分析關(guān)系線之間誤差時需對高、低水偏離較大年份關(guān)系線參照大水年和枯水年測次點據(jù)進行修正，并且保證修正后的線仍能滿足定線精度要求。2011—2017年射陽河閘(閘上游)站一潮排水量及最大流量各年份相關(guān)關(guān)系及修正關(guān)系公式成果見表1。

表1 射陽河閘(閘上游)站2011—2017年各年一潮排水量和最大流量關(guān)系公式

根據(jù)《水文巡測規(guī)范》，相鄰年份關(guān)系線之間、每年的關(guān)系線與綜合關(guān)系線之間的偏離誤差分高、中、低水進行分析。該站一潮排水量相關(guān)因素有T、h、ΔZ三要素合成(Th1.5ΔZ0.5)按常規(guī)方法分析高、中、低水不合測站實際，擬以2003—2017年(包含2003、2006、2007年大水年)間一潮排水量相關(guān)因素(Th1.5ΔZ0.5)最大值36.9為變幅，取變幅的7/8、1/2、1/8值分別作為相關(guān)因素高、中、低水的代表值；一潮最大流量相關(guān)因素為一潮平均流量Q，以此多年最大值1 069 m3/s為變幅, 取變幅的7/8、1/2、1/8值分別作為相關(guān)因素高、中、低水的代表值。將高、中、低水相關(guān)因素代表值分別代入各年關(guān)系線和綜合關(guān)系線公式，計算相鄰年份關(guān)系之間和每年關(guān)系線與綜合關(guān)系線之間偏離誤差，計算成果見表2、表3。

表2 射陽河閘(閘上游)站一潮排水量關(guān)系線之間偏離相對誤差計算成果

表3 射陽河閘(閘上游)站一潮最大流量關(guān)系線之間偏離相對誤差計算成果

表2、表3統(tǒng)計表明，2011—2017年射陽河閘(閘上游)站一潮排水量當年關(guān)系線與綜合關(guān)系線、各相鄰年份關(guān)系線間的最大偏離相對誤差高、中、低水分別為6.9%、4.4%、13.7%，一潮最大流量當年關(guān)系線與綜合關(guān)系線、各相鄰年份關(guān)系線間的最大偏離相對誤差高、中、低水分別為7.1%、3.1%、14.9%。

4 綜合關(guān)系線相關(guān)因素控制率分析

鹽城境內(nèi)通榆河2002年10月全線貫通，對里下河“四大港”排水分配產(chǎn)生明顯影響，故選用這一工情重大變化之后的2003年、2006年、2007年3個洪水年射陽河閘(閘上游)站一潮排水量和最大流量相關(guān)因素極值對兩條綜合關(guān)系線相關(guān)因素控制率進行分析計算，詳見表4。計算結(jié)果表明，射陽河閘(閘上游)站一潮排水量綜合關(guān)系線實測相關(guān)因素(Th1.5ΔZ0.5)值變幅占歷年變幅84.6%(不包括通閘潮次)；一潮最大流量綜合關(guān)系線實測相關(guān)因素(Q)值變幅占歷年變幅83.0%。

表4 射陽河閘(閘上游)站綜合關(guān)系線控制率計算成果

5 間測可行性分析

根據(jù)《水文巡測規(guī)范》(SL195―2015)中測站實行間測的條件規(guī)定，以及上文分析成果，從采用資料、相關(guān)因素控制率、關(guān)系線之間偏離誤差、關(guān)系線三種檢驗、定線精度等5個方面對射陽河閘(閘上游)站是否具備流量間測條件進行符合性分析，詳見表5。

表5表明，對射陽河閘(閘上游)站流量實行間測是可行的。

表5 射陽河閘(閘上游)站流量間測符合性分析

(續(xù)表5)

6 間測方案

根據(jù)《水文巡測規(guī)范》規(guī)定“每年的水位流量關(guān)系曲線(或單值化線)與歷年綜合關(guān)系曲線之間的最大偏離不超過規(guī)定的允許誤差范圍者，可實行停2～5年測1年”，結(jié)合射陽河閘水情、工情實際，擬實行停4年校測1年(逢0、5年份校測)，遇大洪、大旱特殊水情、連續(xù)通閘工情恢復(fù)正常測流測驗方案。停測年份實行檢測，每年的檢測不少于 3 次，測次宜分布于高、中、低各級水位，并采用較高精度的測驗方案。

7 結(jié) 語

本文選用射陽河閘(閘上游)站2003—2017年連續(xù)15年(含豐、枯年型)實測流量及定線、推流等成果資料，在對測站歷史定線成果進行合理修正的基礎(chǔ)上，對該站水力因素與一潮排水量、一潮平均流量與一潮最大流量關(guān)系進行綜合分析，依據(jù)新修訂的《水文巡測規(guī)范》對該站流量實行間測的可行性進行逐條逐項分析。高、中、低水位級及實測流量的水位變幅控制率本文采用測站水量、流量關(guān)系線的相關(guān)因素進行分析，盡可能做到切合測站實際，方法科學(xué)合理。