韓瑞敏

(新疆昌吉水文勘測局，新疆 昌吉 831100)

位于新疆吉木薩爾縣泉子街鎮(zhèn)的東大龍口(三)水文站，至今已設立60多年，長期以來擔負著監(jiān)測東大龍口河水位、流量、降水等水文變化特征動態(tài)變化的任務，積累了長系列的水文基礎資料，為區(qū)域水資源評價、水資源管理、科學開發(fā)利用、水利工程規(guī)劃與建設，水環(huán)境保護以及防洪減災等工作提供了及時準確的水文分析成果和信息服務。本文通過分析東大口龍水文站目前實測流量次數和施測頻次，研究在滿足流量測驗和推算徑流量精度原則下，科學合理地精簡流量測次，優(yōu)化測驗方式的可行性，從而達到提高測報工作效率的目的。

1 東大龍口(三)水文站概況

1.1 站點位置

東大龍口(三)水文站位于新疆維吾爾自治區(qū)吉木薩爾縣泉子街鎮(zhèn)上九戶村，距離吉木薩爾縣城以南35 km，為東大龍口河的區(qū)域代表站，屬國家基本水文站。于1956年10月1日設立，觀測項目有水位、流量、降水量和蒸發(fā)量等，1957年10月1日停測。1959年11月1日恢復觀測，1966年1月撤銷。1992年1月新疆水文總站在原站址上游1 km處恢復東大龍口水文站，并觀測至今。東大龍口(三)站為東大龍口河的水文測站，屬一般水文站和地區(qū)報汛站。地理坐標為東經89°05′、北緯43°43′，設于1956年10月，現測驗斷面以上集水面積163 km2，河流干流長40 km，產流區(qū)平均高程2 874 m，平均坡降91.8‰。實測多年平均年徑流量為0.663 1×108m3，最大年徑流量為2013年的1.102×108m3，最小年徑流量為2006年的0.386 3×108m3。

1.2 主要觀測項目

東大龍口(三)站采用巡駐測結合的方式，在非汛期(每年1-3月、11-12月)采用巡測；其余時段采用駐測。測驗項目有水位、流量、20 cm蒸發(fā)量、比降水位、冰情目測、普通測量、降水量、水溫、氣溫等方面的觀測內容。流量為三類測驗精度。測驗項目見表1。

表1 東大龍口(三)站測驗項目

1.3 主要觀測設施設備

東大龍口(三)站測驗設施有雙索電動纜車一臺，水文纜道，基本水尺、上下比降水尺、主索、副索、簡易氣象場一座，氣象六要素自動氣象站一座，斷面標志樁3組。儀器設備：3 m測深桿兩根，通信設備2套，SEBAPULS雷達水位計1臺，YMCP-1型非接觸式微波測流儀1臺，YSCADA-1水文數據采集終端一套，SW40型日記式自記水位計1套，檢定后LS25-1流速儀3架，ATO-32型水準儀1套，電子水準儀一套，自記雨量計1套，電腦1臺，筆記本電腦1臺。

2 測驗河段斷面穩(wěn)定性分析

測驗河段順直，長度約100 m，基上90 m以上右側有彎道，左岸山坡上有一支流泉水及暴雨洪水匯入?；霞s400 m處兩山形成峽口，寬約20 m河道主流在左山坡下。測驗河段為單式河槽，中、高水主槽寬度在7至16 m，水流流向基本順直，基下約50 m處不受左岸基巖影響。河床由砂礫石組成，左岸為自然巖石陡岸，右岸為人工漿砌石護岸，因河道內卵石形狀較大，低中水沖淤變化較小，河床比較穩(wěn)定；測驗斷面河槽的底坡、斷面形狀、糙率等水力因素變化不大；主流流向基本一致。測驗河道兩岸受水流沖刷，河道內無水生植物生長，右岸岸上灘地為砂礫石組成，很少有植物生長。發(fā)生較大洪水時，漂浮物較多，對測驗有一定影響。

3 原流量測次方案

一直以來，東大龍口(三)水文站全年流量測次根據高、中、低各級水位的水流特性及各個水位級的水情變化情況，合理地分布于各級水位，并控制水位與流量變化過程的轉折點，要求測到每次較大洪峰起漲、頂、谷、腰的流量。年最高、最低水位之相應流量要力爭測到。當發(fā)生洪水、枯水超出歷年實測流量的水位時，一般會對超出部分增加流量測次。

4 流量測次精簡調整方案設計

水文測驗年測次和年內分配測次是根據各測站水文特性的一般規(guī)律制定的，是為了保證一般測驗精度的最低次數的限制數，但測站可根據水文特性的年變化情況在《水文測站任務書》制定次數和分配次數上適當調整測次。通過對目前執(zhí)行的流量測次方案進行分析，并結合東大龍口河河段現狀可知，現階段東大龍口站的流量測驗任務偏重，流量測驗存在測次過多、測點過密的現象，在保證流量測次精度基礎上，適當精簡流量測驗次數，能提高日常觀測功效，減輕基層水文職工工作量，促進水文勘測向廣度和深度發(fā)展具有重要意義。

由于每年自然界河道來水在時空分布上的隨機性，也必然決定了流量測驗次數的不同，一年中的測流次數，在制定流量測次方案時，應嚴格根據高、中、低各級水位的水流特性、測站控制條件、測驗精度、定線推流的要求，以及需求等綜合確定，制定合理的精簡方案，以便掌握每年不同時期的水情變化，當發(fā)生洪水、枯水超出歷年實測流量的相應水位時，應對超出部分增加測次。原流量測次方案和調整方案分別見表2和表3。

表2 東大龍口(三)站原測驗項目測次年內分配表

表3 東大龍口(三)站調整后測驗項目測次年內分配表

圖1 東大龍口(三)站2013-2018年實測大斷面圖

圖2 東大龍口(三)站2013-2018年面積曲線圖

5 流量測次精簡分析

東大龍口(三)站河床由砂礫石組成，左岸為自然巖石陡岸，右岸為人工漿砌石護岸，河道內卵石體積較大，低中水沖淤變化較小，河床比較穩(wěn)定，斷面控制較好，從近6 a的實測資料看，本站年水位變化不大，流量變化平緩，水位流量關系比較穩(wěn)定，歷年(除2013年、2015年)水位流量關系基本呈單一線。點繪2013-2018年實測大斷面圖及面積曲線圖分析見圖1和圖2。使用2013-2018年實測流量成果，點繪水位流量關系圖分析見圖3，從圖3看，水位和流量關系基本呈帶狀分布，2014、2016、2017和2018年為單一曲線法推流，2013和2015年因測驗斷面上游度假村整治河道，造成斷面略有變化，資料整編時流量采用臨時曲線法推求，2013年-2018年水文站月平均流量變化見圖4。

圖3 東大龍口(三)站2013年-2018年水位流量關系圖

根據東大龍口(三)站實際情況，選用整匯編后2013-2018年相應時段資料，在對其流量相關要素進行詳細的分析論證的基礎上。根據擬定的巡測方案按水位級進行精簡分析，在滿足規(guī)范要求精度的前提下，減少流量測次。

圖4 東大龍口(三)站2013-2018年月平均流量過程線圖

圖5 東大龍口(三)站2013年1線精簡后水位流量關系曲線圖

圖6 東大龍口(三)站2013年2線精簡后水位流量關系曲線圖

圖7 東大龍口(三)站2014年精簡后水位流量關系曲線圖

圖8 東大龍口(三)站2015年1線精簡后水位流量關系曲線圖

精簡分析采用2013-2018年共6 a的水文資料，將每年的實測流量根據低估水及中高水按水位高低排序，根據本站年徑流量的季節(jié)變化過程情況、流量級的劃分及定線要求，在低枯水時，水位變幅在2～5 cm時隨機選取測次，中高水水位變幅在5～10 cm時隨機選取測次，選取時年最高及最低流量測次必須選取，分析計算出精簡測次后的年水量總量，然后按《水文巡測規(guī)范》(SL195-2015)第4.5.3條的相關誤差指標規(guī)定進行比較。精簡后的水位-流量關系曲線圖見圖5～圖12。通過計算分析，各年的年總水量誤差符合《水文巡測規(guī)范》(SL195-2015)表 4.5.3的三類精度站年總水量相對誤差小于5%的相關規(guī)定見表4。分析近六年資料時，2015年由于上游支流發(fā)生暴雨洪水出現兩條水位-流量關系曲線，因此經精簡分析后，低枯水時水位變幅在2～5 cm時施測流量一次，中高水時水位變幅在5～10 cm時施測流量一次，全年施測流量不少于26次，并且要滿足定線要求。精簡后的實測流量關系測點經三項檢驗全部合格(見表5)。

圖9 東大龍口(三)站2015年2線精簡后水位流量關系曲線圖

圖10 東大龍口(三)站2016年精簡后水位流量關系曲線圖

圖11 東大龍口(三)站2017年精簡后水位流量關系曲線圖

圖12 東大龍口(三)站2018年精簡后水位流量關系曲線圖

表4 東大龍口(三)站多年精簡后徑流量總量相對誤差分析

表5 東大龍口(三)站多年精簡后水位流量關系三項檢驗表

6 結語

(1)綜合考慮水文站設站目的、水文特性等因素，根據《水文巡測規(guī)范》(SL195-2015)要求，在進行東大龍口(三)水文站流量測次精簡時，因為水文站屬于水位流量關系呈單一線的測站，點據密集，分布呈帶狀，并無明顯偏離，系統(tǒng)誤差的絕對值三類精度的水文站不大于2%。可采用當年資料定線，每年流量測次可精簡至不少于12次，具體視水情變化加測。

(2)在冬季流量較小時，由于水位不受結冰影響，水位變幅不大，可60 d左右測流1次。當遇到特殊水情或特大洪水造成的水位流量關系發(fā)生較大變化時，應及時加測流量測點，并在收集到充足資料后重新進行精簡分析。

(3)水文站在流量精簡的同時，要加快構建“巡駐結合、應急補充”的水文測報監(jiān)測體系，努力推進水文觀測自動化和水文監(jiān)測新技術應用，節(jié)約人力，降低成本，提高勞動生產率，擴大水文資料收集面，充實水文大數據。