于 洋，王 妍，夏達(dá)忠，金 錚

（1.海河水利委員會水文局，天津 300170；2.海河水利委員會水利信息網(wǎng)絡(luò)中心，天津 300170；3.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇 南京 210098）

1 測站概況

烏龍磯水文站始建于1983 年，位于河北省承德市承德縣下板城鎮(zhèn)烏龍磯村，是灤河中游干流上的重要控制站，也是引灤入津工程水源地潘家口水庫的入庫站之一。烏龍磯水文站測站級別為大河干流控制站，測站等級為國家重要水文站，控制流域面積30 100 km2。烏龍磯水文站上游有伊遜河、武烈河、老牛河等支流匯入，下有柳河、瀑河等支流匯入。烏龍磯水文站承擔(dān)著灤河干流水文測驗(yàn)及向潘家口水庫和國家防總報(bào)汛的重要職責(zé)，測驗(yàn)任務(wù)包括降水量、蒸發(fā)量、水位、流量、水溫、冰情、泥沙等項(xiàng)目。

烏龍磯水文站上游約3 km 右岸有泉寶河匯入，5 km 下板城鎮(zhèn)有橡膠壩1 座，7 km 左岸有老牛河匯入，17 km 右岸有白河匯入，36 km 左岸有武烈河匯入，71 km 左岸有伊遜河匯入；下游約13 km 左岸有暖兒河匯入，18 km 右岸有柳河匯入，30 km 右岸有黃花川匯入，46 km 左岸有清河匯入，49 km 左岸有瀑河匯入，81 km有潘家口水庫。

2 水位級劃分方法

按照《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》（GB 50179-2015）對烏龍磯水文站的不同水位級進(jìn)行了劃分。規(guī)范規(guī)定一類精度水文站水位級劃分采用年特征值法，并符合下列規(guī)定：根據(jù)測站各年瞬時(shí)最高水位ZM，計(jì)算頻率并繪制頻率曲線，取頻率P 為90%所對應(yīng)的水位為高水位；根據(jù)測站各年平均水位，計(jì)算頻率并繪制頻率曲線，取頻率P 為50%所對應(yīng)的水位為中水位；根據(jù)測站各年瞬時(shí)最低水位Zm，計(jì)算頻率并繪制頻率曲線，取頻率P 為10%所對應(yīng)的水位為低水位。

根據(jù)上述水位級劃分結(jié)果，可將測站水情特征劃分為以下4 個(gè)時(shí)期：Z≥ZM（P=90%）應(yīng)為高水期；ZM（P=90%）＞Z≥-Z（P=50%）應(yīng)為中水期；-Z（P=50%）＞Z≥Zm（P=10%）應(yīng)為低水期；Z≤Zm（P=10%）應(yīng)為枯水期。

3 不同水位級劃分

以烏龍磯水文站為例，根據(jù)其1984—2018 年水文資料，按一類精度水文站對其水位級進(jìn)行劃分。

3.1 高水位確定

3.1.1 頻率計(jì)算

對烏龍磯水文站各年瞬時(shí)最高水位（ZM）按從大到小順序進(jìn)行排列，分別采用《河道流量測驗(yàn)規(guī)范》（GB 50179-2015）提出的常用頻率計(jì)算公式（1）和Landwehr經(jīng)驗(yàn)公式（2）計(jì)算頻率P。

式中：P 為頻率；m 為隨機(jī)變量按從大到小遞減順序排列的序號；n為隨機(jī)變量的序列數(shù)，不宜小于20。

烏龍磯水文站各年瞬時(shí)最高水位（ZM）頻率計(jì)算成果，見表1。

表1 烏龍磯水文站各年瞬時(shí)最高水位式（1）頻率計(jì)算成果

3.1.2 高水位頻率曲線繪制

采用“線性矩法”對烏龍磯水文站各年瞬時(shí)最高水位（ZM）樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行變差系數(shù)（Cs）和偏態(tài)系數(shù)（Cv）估計(jì)，再通過“適線法”以“擬合度”作為輔助指標(biāo)（其值在0～1 之間，越大表明擬合程度越好），調(diào)整變差系數(shù)（Cs）和偏態(tài)系數(shù)（Cv），最終得到樣本均值（Ex）、變差系數(shù)（Cs）、偏態(tài)系數(shù)（Cv）和擬合度（R）等統(tǒng)計(jì)參數(shù)，計(jì)算成果見表2。

表2 烏龍磯水文站各年瞬時(shí)最高水位頻率曲線統(tǒng)計(jì)參數(shù)

圖1 各年瞬時(shí)最高水位頻率曲線（P1）

圖2 各年瞬時(shí)最高水位頻率曲線（P2）

對比上述2 種成果可知，P2繪制的頻率曲線（如圖2 所示）擬合度略優(yōu)于P1繪制的頻率曲線（如圖1所示）擬合度。因此，采用P2的成果，取頻率P 為90%所對應(yīng)的水位為高水位4.14 m。

3.2 中水位確定

3.2.1 頻率計(jì)算

對烏龍磯水文站各年平均水位（-Z）按從大到小順序進(jìn)行排列，分別采用《河道流量測驗(yàn)規(guī)范》（GB 50179-2015）提出的常用頻率計(jì)算公式（1）和Land?wehr 等經(jīng)驗(yàn)公式（2）計(jì)算頻率P。烏龍磯水文站各年平均水位（-Z）頻率計(jì)算成果，見表3。

表3 烏龍磯水文站各年平均水位式（1）頻率計(jì)算成果

3.2.2 中水位頻率曲線繪制

表4 烏龍磯水文站各年平均水位頻率曲線統(tǒng)計(jì)參數(shù)

圖3 各年平均水位頻率曲線（P1）

圖4 各年平均水位頻率曲線（P2）

對比上述2 種成果可知，P1繪制的頻率曲線（如圖3 所示）擬合度略優(yōu)于P2繪制的頻率曲線（如圖4所示）擬合度。因此，采用P1的成果，取頻率P 為50%所對應(yīng)的水位為中水位3.69 m。

3.3 低水位確定

3.3.1 頻率計(jì)算

對烏龍磯水文站各年瞬時(shí)最低水位（Zm）按從大到小順序進(jìn)行排列，分別采用《河道流量測驗(yàn)規(guī)范》（GB 50179-2015）提出的常用頻率計(jì)算公式（1）和Landwehr 等經(jīng)驗(yàn)公式（2）計(jì)算頻率P。烏龍磯水文站各年瞬時(shí)最低水位（Zm）頻率計(jì)算成果，見表5。

表5 烏龍磯水文站各年瞬時(shí)最低水位式（1）頻率計(jì)算成果

3.3.2 低水位頻率曲線繪制

同理，采用表5 計(jì)算成果繪制頻率曲線，樣本均值（Ex）、變差系數(shù)（Cs）、偏態(tài)系數(shù)（Cv）和擬合度（R）計(jì)算結(jié)果見表6。

表6 烏龍磯水文站各年平均水位頻率曲線統(tǒng)計(jì)參數(shù)

對比上述2 種成果可知，P1繪制的頻率曲線（如圖5 所示）擬合度略優(yōu)于P2繪制的頻率曲線（如圖6所示）擬合度。因此，采用P1的成果，取頻率（P）為10%所對應(yīng)的水位為中水位3.54 m。

圖5 各年瞬時(shí)最低水位頻率曲線（P1）

圖6 各年瞬時(shí)最低水位頻率曲線（P2）

3.4 水位級劃分結(jié)果

綜上，烏龍磯水文站水位級劃分結(jié)果見表7。

表7 烏龍磯水文站水位級劃分結(jié)果m

4 結(jié)語

（1）烏龍磯水文站在海河流域?qū)倌陱搅髁枯^大的測站，冬季測驗(yàn)斷面不封凍，滿足規(guī)范采用暢流期頻率水位進(jìn)行水位級劃分的要求。

（2）烏龍磯水文站上游灤河干流上的徑流式電站屬小水電，水頭較小，因此對高水位和低、枯水位基本無影響，對中水位有一定影響，但影響程度還需要進(jìn)一步對中水位資料進(jìn)行還原后研究。

（3）近年來，烏龍磯水文站上游灤河干支流修建了若干座橡膠壩，攔蓄水流形成景觀水面，因此對低、枯水位有一定的影響，加之經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展導(dǎo)致取水量增加，但影響程度也需要進(jìn)一步對低、枯水位資料進(jìn)行還原后研究。

（4）2019 年5 月31 日，烏龍磯水文站上游武烈河上大Ⅱ型水庫——雙峰寺水庫下閘蓄水，在提高承德市區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)和供水保證率的同時(shí)，將極大地改變下游河段的水文特性。后續(xù)應(yīng)盡快開展雙峰寺水庫對下游水情影響分析，使水文數(shù)據(jù)更好地為灤河流域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展服務(wù)。