彭子翰，朱 朋

（長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局長(zhǎng)江上游水文水資源勘測(cè)局攀枝花分局，四川 攀枝花 617000）

1 概況

三堆子水文站是國(guó)家基本水文站， 位于四川省攀枝花市鹽邊縣桐子林鎮(zhèn)三堆子村， 屬于長(zhǎng)江流域金沙江下段水系，是金沙江上唯一的船測(cè)站，是金沙江梯級(jí)電站烏東德水電站入庫(kù)的首要控制站。 該站設(shè)立于1957年6月， 測(cè)站的主要水文測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目為：水位、流量、單沙、顆分、推移質(zhì)、水溫、降雨、蒸發(fā)、氣象（氣壓、氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)力風(fēng)向）、水質(zhì)等，為國(guó)家收集了非常重要的基礎(chǔ)水文信息，為防汛抗旱、為水資源監(jiān)督管理提供了數(shù)據(jù)支撐。

測(cè)驗(yàn)河段特性：測(cè)驗(yàn)河段順直長(zhǎng)約0.8km，最大水面寬約270m。斷面左岸有垂直高約6.0m 的移民區(qū)堡坎，基本水尺設(shè)在左岸，在斷面上游約300m有3處石堆，水流湍急，當(dāng)水位在979.00m以上時(shí)，3處石堆被淹沒(méi)，水位在979.00m以下左岸有死水。 主泓偏右，下游1.9km有一彎道起中高水控制。

2 流量間測(cè)可行性研究與目的

流量間測(cè)：水文測(cè)站的資料經(jīng)過(guò)相關(guān)分析，證明歷年的水位流量關(guān)系穩(wěn)定或其變化在相關(guān)規(guī)范的允許誤差范圍內(nèi)，對(duì)其中一項(xiàng)水文要素，比如“流量”停測(cè)一段時(shí)期后， 再次開(kāi)始施測(cè)的測(cè)驗(yàn)與停止測(cè)驗(yàn)相間的測(cè)驗(yàn)方式。

流量測(cè)驗(yàn)是水文測(cè)驗(yàn)里最基本的項(xiàng)目， 通過(guò)對(duì)測(cè)站的特性分析，探索出流量測(cè)驗(yàn)的新方法，有力推進(jìn)水文事業(yè)的改革和創(chuàng)新， 如果三堆子站的流量測(cè)驗(yàn)?zāi)軐?shí)行間測(cè)，將減少各項(xiàng)水文工作量，能夠解放有限的人力資源，提高水文測(cè)報(bào)能力。

2.1 研究依據(jù)

依照SL195—2015 《水文巡測(cè)規(guī)范》 里相關(guān)要求，對(duì)測(cè)站特性、歷年水位流量關(guān)系曲線(xiàn)進(jìn)行分析，如滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范的要求， 即可證明流量測(cè)驗(yàn)在三堆子站是可行的。

2.2 測(cè)站控制分析

通過(guò)對(duì)收集到的測(cè)站2008—2019年實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（圖1），河槽右岸較陡，河床為亂石夾沙組成，斷面呈“v”型，排除人為破壞的因素，經(jīng)過(guò)12年的演變，斷面靠左有部分沖刷，最大沖刷部位在起點(diǎn)距98.8m，沖刷深度為0.67m；斷面靠右有部分被淤積， 淤積最大部位在起點(diǎn)距217m， 最大淤積深度0.92m。 由圖2可知斷面沖淤對(duì)斷面的面積影響并不大， 在常規(guī)洪水位986.00m時(shí)，2008年與2019年斷面面積對(duì)比， 變化率為 （3470～3450）/3450×100%=0.82%，經(jīng)分析得知斷面較穩(wěn)定，變化甚微，測(cè)站控制良好，為實(shí)行流量間測(cè)提供了良好的必要條件。

圖1 2008—2019年實(shí)測(cè)大斷面對(duì)比分析

圖2 2008—2019年水位面積對(duì)比

2.3 歷年水位流量關(guān)系曲線(xiàn)分析

對(duì)收集到的三堆子站2008—2019年共12年的整編水位、流量關(guān)系節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)繪出多年的水位、流量關(guān)系線(xiàn)對(duì)比圖（如圖3），該站的水位、流量關(guān)系成單一線(xiàn)。變化最大的為2012年與2018年的高水部分，2018年偏大，當(dāng)水位為988.66m時(shí)，用2012年水位流量關(guān)系曲線(xiàn)推流為15200m3/s， 用2018年水位流量關(guān)系曲線(xiàn)推流為15900m3/s， 最大的相對(duì)誤差為 （15900～15200）/15200×100%=4.61%， 由于斷面長(zhǎng)期沖刷導(dǎo)致，河道變深，導(dǎo)致斷面面積增大，流量增大，綜合來(lái)說(shuō)各年份水位流量關(guān)系基本穩(wěn)定。

圖3 2008—2019年水位流量關(guān)系曲線(xiàn)

2.4 綜合水位流量關(guān)系曲線(xiàn)分析

2.4.1 綜合曲線(xiàn)確定

對(duì)于水文測(cè)站控制較好，且各個(gè)水位級(jí)的水位、流量關(guān)系都保持相對(duì)穩(wěn)定的測(cè)站， 結(jié)合本站的特性采用插值法或通過(guò)選用以下公式的數(shù)學(xué)模型來(lái)擬合單一曲線(xiàn)，用水位推求流量。

指數(shù)方程：

式中 Q為流量（m3/s）；Ze為水位與一常數(shù)之差；C，n為常數(shù)。

對(duì)數(shù)方程：

本次選用三堆子水文站2008—2019年共346次實(shí)測(cè)且可靠的流量數(shù)據(jù)， 其中低水位期流量數(shù)據(jù)有158次，中水位期流量數(shù)據(jù)有111次，高水位期流量數(shù)據(jù)有77次。 選用的數(shù)據(jù)滿(mǎn)足SL195—2015《水文巡測(cè)規(guī)范》中規(guī)定，需有連續(xù)5年以上的系列資料，且宜包括枯、中、豐水年及不同水情的資料，在各水位級(jí)內(nèi)用于計(jì)算相關(guān)誤差的實(shí)測(cè)流量次數(shù)不少于30次，可以將選用的實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合定線(xiàn)。

現(xiàn)將2008—2019年共12年346次實(shí)測(cè)流量，點(diǎn)繪在同一張圖上， 三堆子站歷年的實(shí)測(cè)流量點(diǎn)子呈帶狀分布，可以擬合出一條單一曲線(xiàn)，選用式（3）進(jìn)行擬合， 擬合出三堆子站歷年的綜合水位流量關(guān)系曲線(xiàn)，如圖4。

圖4 三堆子站2008—2019年綜合水位流量關(guān)系曲線(xiàn)

選用的實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)與歷年綜合水位流量關(guān)系曲線(xiàn)之間的定線(xiàn)誤差應(yīng)符合SL/T247—2020《水文資料整編規(guī)范》要求，符合單一曲線(xiàn)的定線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。 現(xiàn)對(duì)綜合水位流量關(guān)系曲線(xiàn)進(jìn)行3種檢驗(yàn)， 檢驗(yàn)結(jié)果如下：

偏離數(shù)值檢驗(yàn)： 將樣本的平均相對(duì)偏離值除以標(biāo)準(zhǔn)差等到統(tǒng)計(jì)量|t|=0.08，將|t|與顯著性水平a=0.10時(shí)允許的|t|值1.65進(jìn)行比較，只要小于1.65，則偏離檢驗(yàn)合格。

標(biāo)準(zhǔn)差為2.5%，隨機(jī)不確定度為5.0%，系統(tǒng)誤差為0.0%。 3種檢驗(yàn)結(jié)果、標(biāo)準(zhǔn)差、隨機(jī)不確定度、系統(tǒng)誤差均在允許范圍內(nèi)， 說(shuō)明該綜合水位流量關(guān)系曲線(xiàn)定線(xiàn)合理。

2.4.2 綜合水位流量關(guān)系曲線(xiàn)合理性檢查

將上述經(jīng)過(guò)分析確定下來(lái)的歷年綜合關(guān)系曲線(xiàn)與歷年采用的水位流量關(guān)系曲線(xiàn)進(jìn)行逐年推求年徑流量、汛期總量、一次洪水總量，并對(duì)誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1， 從表1看出各項(xiàng)誤差指標(biāo)全部符合SL195—2015《水文巡測(cè)規(guī)范》允許的范圍內(nèi)，說(shuō)明歷年綜合曲線(xiàn)的定線(xiàn)結(jié)果是合理的， 可以滿(mǎn)足推流及相關(guān)要求。

表1 三堆子站各時(shí)段總量特征值相對(duì)誤差

通過(guò)三堆子站2008—2019年的水文測(cè)驗(yàn)任務(wù)書(shū)得知該站的流量測(cè)驗(yàn)精度為二類(lèi)流量精度， 按相關(guān)規(guī)范里的二類(lèi)精度站點(diǎn)的曲線(xiàn)偏離允許指標(biāo)執(zhí)行，按水文測(cè)驗(yàn)任務(wù)書(shū)低、中、高水位級(jí)的劃分，分別進(jìn)行計(jì)算綜合曲線(xiàn)與各年關(guān)系曲線(xiàn)在不同水位級(jí)的時(shí)候的最大偏離誤差， 并將綜合曲線(xiàn)與各年曲線(xiàn)最大偏離值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2。

表2 各年與綜合水位流量關(guān)系曲線(xiàn)最大偏離值

從表2的統(tǒng)計(jì)結(jié)果能夠看出，歷年的年低、中、高水最大偏離值均符合SL195—2015《水文巡測(cè)規(guī)范》所規(guī)定的允許誤差，可實(shí)行間測(cè)，并采用歷年綜合關(guān)系曲線(xiàn)進(jìn)行推算流量。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)對(duì)三堆子水文站近12年的實(shí)測(cè)斷面、水位流量關(guān)系曲線(xiàn)進(jìn)行分析， 結(jié)果表明各項(xiàng)精度指標(biāo)全都滿(mǎn)足相關(guān)水文規(guī)范所允許的精度要求， 進(jìn)一步證明了此次分析的方法合理、成果可靠，該站流量測(cè)驗(yàn)滿(mǎn)足SL195—2015《水文巡測(cè)規(guī)范》里對(duì)流量間測(cè)的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合三堆子水文站實(shí)際情況，該站流量測(cè)驗(yàn)可實(shí)施流量間測(cè)模式：年份為單數(shù)時(shí)實(shí)測(cè)，年份為雙數(shù)時(shí)停測(cè)， 停測(cè)年份采用歷年綜合關(guān)系曲線(xiàn)推算流量。

（2）建議在停測(cè)年份按不同水位級(jí)檢測(cè)流量5次左右， 每次流量監(jiān)測(cè)前20d內(nèi)應(yīng)實(shí)測(cè)斷面或?qū)崪y(cè)水深，線(xiàn)點(diǎn)布設(shè)執(zhí)行流量常測(cè)法方案，將監(jiān)測(cè)成果與推流的水位～流量關(guān)系曲線(xiàn)進(jìn)行適線(xiàn)檢查。若誤差超過(guò)SL195—2015《水文巡測(cè)規(guī)范》允許的誤差范圍，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析并就地復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)后仍超出誤差范圍的，應(yīng)恢復(fù)測(cè)驗(yàn)并采用當(dāng)年實(shí)測(cè)流量定線(xiàn)， 誤差未超限則間測(cè)期采用綜合水位流量關(guān)系曲線(xiàn)推流， 將有限的人力、物力、技術(shù)等資源集中起來(lái)提高工作效率。

（責(zé)任編輯：尹健婷）