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        卡倫山站暢流期流量巡測(cè)可行性分析

        2011-06-30 05:07:10吳高莊劉陽(yáng)明
        東北水利水電 2011年9期
        關(guān)鍵詞:歷年變幅測(cè)驗(yàn)

        吳高莊,柳 恒,劉陽(yáng)明,閆 梅

        (松遼委水文局黑龍江上游局,黑龍江 黑河 164300)

        目前,黑龍江卡倫山水文站已積累了23年的實(shí)測(cè)資料,本站測(cè)驗(yàn)斷面相對(duì)穩(wěn)定,水位流量關(guān)系呈單一曲線(xiàn),而且歷年來(lái)水位流量關(guān)系線(xiàn)比較穩(wěn)定,為卡倫山站開(kāi)展巡測(cè)分析提供了可行條件。

        1 測(cè)站基本概況及特性

        1.1 測(cè)站位置及特性

        卡倫山水文站位于黑龍江流域黑龍江水系黑龍江干流中上游交界處,俄羅斯?jié)裳藕涌谙掠?8.9 km處,至河口1899 km,是黑龍江干流澤雅河口下游控制站。本站所處地域?qū)俸疁貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候,春季干旱多大風(fēng),夏季溫?zé)岫嘤?,秋季晴冷溫差大,冬季?yán)寒而漫長(zhǎng),年平均氣溫為0℃左右,年平均降水量一般在500 mm左右,降水多集中在6—9月,占全年降水量的70%~80%左右。

        1.2 設(shè)站目的及任務(wù)

        卡倫山水文站設(shè)立于1987年6月,該站主要任務(wù)是完成黑龍江干流上游水位、流量、泥沙顆分、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水溫、降水、蒸發(fā)、氣溫、冰流量等測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目,收集黑龍江干流水文資料,為黑龍江中下游的防凌、防洪提供水情信息。

        1.3 斷面控制情況

        本站基本水尺斷面與測(cè)流斷面為同一斷面,流向與斷面垂直,河道順直,長(zhǎng)約2500 m,深槽偏于右岸,平水時(shí)河寬約900 m,最大水深約7.0 m,汛期斷面最大含沙量不超過(guò)500 g/m3,水位流量關(guān)系線(xiàn)為單一直線(xiàn)。河段比降較小,在0.014%~0.005%間變化。卡倫山測(cè)驗(yàn)斷面附近沒(méi)有任何水利工程設(shè)施,屬天然河道。

        1.4 歷年測(cè)驗(yàn)方法

        全年采用流速儀法進(jìn)行測(cè)驗(yàn),暢流期以水文測(cè)驗(yàn)船舶作為載體、六分儀定位,利用流速面積法原理獲得流量,平均測(cè)次在15~20次,單次測(cè)流歷時(shí)約200 min。封凍期采用懸索懸吊流速儀進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。近幾年逐漸采用微機(jī)測(cè)流系統(tǒng)、聲學(xué)多普勒流速儀(ADP)等先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備進(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)。

        2 巡測(cè)條件與可行性分析

        2.1 資料系列選取

        本次分析取樣選用1993—2006年水位流量實(shí)測(cè)資料,資料系列長(zhǎng)度滿(mǎn)足SL 195-97《水文巡測(cè)規(guī)范》的要求。

        1993—2006年暢流期共施測(cè)流量274次,主要以流速儀法為主。歷年實(shí)測(cè)流量水位變幅為7.52 m,歷年水位變幅為8.58 m,歷年實(shí)測(cè)流量水位變幅完全控制了歷年水位變幅的80%。按GB50179-93《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》中流量測(cè)驗(yàn)的水位級(jí)劃分,以頻率分析計(jì)算作為基本依據(jù)。分析1988—2006年實(shí)測(cè)資料,得到高中低水:92.47 m以上為高水,89.20~92.47 m 為中水,86.74~89.20 m為低水,86.74 m以下為枯水??▊惿秸灸晁蛔兎?jiàn)表1。

        表1 卡倫山站年水位變幅表

        2.2 歷年大斷面資料分析

        該站河床由沙卵石組成,斷面沖淤變化不大,從建站以來(lái)歷年實(shí)測(cè)大斷面成果中,選擇1993,1996,1998,2003,2006 年實(shí)測(cè)大斷面成果,點(diǎn)繪于同張圖上進(jìn)行比較,可以看出,測(cè)驗(yàn)斷面基本穩(wěn)定,只是在起點(diǎn)距250~600 m處略有淤積及沖刷變化,但從歷年測(cè)驗(yàn)成果看,斷面面積基本未發(fā)生變化,歷年水位面積關(guān)系點(diǎn)據(jù)可定一條穩(wěn)定的單一曲線(xiàn)。

        2.3 歷年水位流量綜合關(guān)系曲線(xiàn)分析檢驗(yàn)

        將卡倫山站歷年實(shí)測(cè)水位流量關(guān)系點(diǎn)據(jù)點(diǎn)繪于圖上,可以看出歷年水位流量點(diǎn)據(jù)密集,分布呈帶狀,無(wú)明顯偏離(見(jiàn)圖1)。過(guò)點(diǎn)群中心定出一條綜合水位流量關(guān)系線(xiàn)。為保證所定綜合水位流量關(guān)系線(xiàn)的正確性,按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO1100/2的要求進(jìn)行了符號(hào)檢驗(yàn)、適線(xiàn)檢驗(yàn)、偏離數(shù)值檢驗(yàn)。水位流量關(guān)系線(xiàn)系統(tǒng)誤差為0.12%,隨機(jī)不確定度為6.88%,符合水位流量關(guān)系線(xiàn)分析檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。

        2.4 歷年水位流量關(guān)系與綜合水位流量關(guān)系曲線(xiàn)分析檢驗(yàn)

        圖1 卡倫山站綜合水位流量關(guān)系線(xiàn)

        將1993—2006年歷年水位流量關(guān)系曲線(xiàn)與綜合水位流量關(guān)系曲線(xiàn)進(jìn)行分析檢驗(yàn),通過(guò)隨機(jī)不確定度的分析,其中1996,2005年的隨機(jī)不確定度稍大,其它都基本符合檢驗(yàn)要求。1996,2005年暢流期水位變幅小且實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)中低水部分有個(gè)別突出點(diǎn),導(dǎo)致與綜合線(xiàn)隨機(jī)不確定度偏大??▊惿秸緦?shí)測(cè)流量點(diǎn)據(jù)隨機(jī)不確定度見(jiàn)表2。

        表2 卡倫山站實(shí)測(cè)流量點(diǎn)據(jù)隨機(jī)不確定度表

        對(duì)各年水位流量關(guān)系線(xiàn)與歷年綜合線(xiàn)進(jìn)行偏離誤差分析,各年水位流量關(guān)系線(xiàn)偏離綜合水位流量關(guān)系線(xiàn)誤差值滿(mǎn)足流量巡測(cè)允許誤差指標(biāo)規(guī)定的允許誤差,見(jiàn)表3,4。

        2.5 各種時(shí)段徑流總量誤差

        用各當(dāng)年水位流量關(guān)系線(xiàn)與綜合水位流量關(guān)系推流,所求各種時(shí)段徑流總量誤差包括年徑流總量誤差、汛期徑流總量誤差、一次洪水徑流量誤差等進(jìn)行分析(見(jiàn)表5,各誤差分析表略去)。

        對(duì)各種時(shí)段總量誤差分析,誤差符合允許誤差規(guī)定。從各種時(shí)段總量誤差看,年徑流總量、汛期總量、一次洪水總量的各年誤差除1996,1999,2005,2006年外,均符合允許誤差指標(biāo)。1996,1999,2005,2006年暢流期測(cè)驗(yàn)時(shí)段內(nèi)水位變幅較小,實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)有限,使其水位流量關(guān)系要進(jìn)行高低水延長(zhǎng),增大了與綜合水位流量關(guān)系的誤差,導(dǎo)致其年徑流總量、汛期徑流總量、一次洪水總量受到影響。

        表3 各當(dāng)年線(xiàn)與綜合線(xiàn)相對(duì)誤差表

        表4 流量巡測(cè)關(guān)系曲線(xiàn)偏離允許誤差指標(biāo)%

        表5 時(shí)段總量允許誤差指標(biāo) %

        3 結(jié)語(yǔ)

        1)卡倫山站歷年水位流量關(guān)系可定一條穩(wěn)定的綜合水位流量關(guān)系線(xiàn)。

        2)滿(mǎn)足單值化關(guān)系點(diǎn)據(jù)對(duì)當(dāng)年和歷年綜合單值化關(guān)系線(xiàn)的定線(xiàn)誤差。

        3)除受到暢流期測(cè)驗(yàn)時(shí)段內(nèi)水位變幅小的年份,85%的年份滿(mǎn)足各種時(shí)段總量的誤差。

        4)卡倫山站已有23年實(shí)測(cè)資料,實(shí)測(cè)流量水位變幅已控制了歷年水位變幅的80%以上,而且各年的水位流量關(guān)系曲線(xiàn)與歷年綜合曲線(xiàn)間的最大偏離不超過(guò)巡測(cè)規(guī)范規(guī)定的允許誤差,可實(shí)行巡測(cè)。

        5)根據(jù)以上分析,卡倫山站可實(shí)行流量巡測(cè),停測(cè)2年測(cè)一年,停測(cè)年份用歷年綜合水位流量關(guān)系線(xiàn)推流。

        6)停測(cè)期間如發(fā)生特大洪水或測(cè)站控制條件明顯變化,應(yīng)恢復(fù)正常測(cè)驗(yàn)。

        7)汛期使用綜合水位流量關(guān)系表報(bào)汛。

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