直门达水文站精减流量测次的可行性分析与探讨

[摘 要]传统的水文信息采集方式和管理运行模式已经不能适应经济社会不断发展及水文现代化建设的需要，为适应“站队结合”的需要，必须对现行流量等测验项目的测验方式进行改革，而改变测验方式应首先从水位流量关系入手，将以往用精密的方法收集的流量资料进行测次精简分析。

[关键词]流量；测次；精减；分析

中图分类号：U467.4+6 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）42-0045-02

1 概况

1.1 流域概况

长江发源于青藏高原唐古拉山脉格拉丹东，正源沱沱河与当曲（南源）汇合后称通天河，至玉树县城附近接纳巴塘河之后改称金沙江，在青海省境内干流长1205.7km[1]，流域面积14.06万km2[1]。流域内冰川面积达1496km2[1]，流域西部年平均降水量在250mm左右，东部可达500mm以上，水量充沛，是青海省主要水系之一，省内第二长河。楚玛尔河汇口以上为江源区，广泛分布现代冰川和湖泊、沼泽，水系发育，呈扇状分布，两岸平缓开阔，河谷多呈宽浅梯形，水流散乱弯曲。楚玛尔河汇口至登艾龙曲汇口段，为高平原丘陵区向高山峡谷区过渡地带。登艾龙曲汇口以下为高山峡谷区，干流迂回穿流在峡谷间，水面宽50～200m。流域表层多为草原土覆盖，牧草丛生，在山谷坡面有灌木和小片柏木生长，海拔3800m以下的河谷坡地冲积台地为栗钙土，夏秋季种植农作物。

1.2 测站概况

直门达水文站属长江上游干流控制站，位于青海省玉树州称多县歇武镇直门达村，地理位置为北纬33°02′、东经97°13′，距离河源1140.1km，集水面积137704km2，测站附近海拔约3540m。属国家级重要水文站、中央报汛站，于1956年7月建站，至今已有57年的连续长系列水文资料。观测项目包括：水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水质、气温、水温、冰凌、地下水等。该站测验河段顺直，为卵石河床，无水草生长，水流集中，无漫滩分流等情况，测流设施主要为水文电动缆道。

2 测站特性

2.1 水沙特性

流域内径流补给主要为大气降水、地下水和冰雪融水，冬季及枯水期主要以地下水补给为主，汛期主要以大气降水、地下水和冰雪融水三种形式补给。该站多年平均降水量为509.0mm，多年平均流量为384m3/s，多年平均年径流量为122亿m3，历年最大流量3860m3/s，出现于1989年6月21日，最小流量26.9m3/s，出现于1961年1月1日。从年内分配看，降水和径流主要集中在4～10月，分别占年总量的95.3%和90.3%。从年际变化范围来看，多年径流量Cv值为0.26，历年最大径流量是历年最小径流量的3.1倍，说明该站径流年际变化不大。

河流泥沙主要来源是上游流域表面的土壤侵蚀、地表基岩遭受强烈的冻融风化和物理风化而产生沙和粉沙物质以及上游河床的冲刷。多年平均输沙量为928万吨，历年最大输沙量为2980万吨（1989年），历年最小输沙量为129万吨（1979年），输沙量主要分布在主汛期6～9月份，占年输沙总量的95.6%。

2.2 断面特性

从套绘的历年实测大断面图分析，2008年以前断面左岸突出部分为建筑物，于2009年拆除。该站测验断面总体形状为“U”型，历年冲淤变化不大，断面较稳定。通过不同水位级断面宽深比计算，以水位3524.92m为界，当高于该水位时，断面宽深比（）小于100，属窄深式河道；当低于该水位时，断面宽深比（）则大于100，则属宽浅式河道[2]。

2.3 历年水位流量关系特性

该站测站控制良好，各级水位流量关系保持稳定，历年关系点子密集成带状，无明显系统偏离，故历年采用水位流量关系单一曲线法整编。结冰期冰情对水位流量关系影响不大，对低水部分的水位流量关系趋势影响甚微。根据套绘历年水位流量关系曲线看出，历年水位流量关系曲线趋势一致，高水部分略有分岔，而中、低水部分基本重合。

3 流量测次精简分析

3.1 分析资料选取

根据流量测次精简分析论证中各项误差分析所需资料要求：一是应有7年以上连续的资料系列，并宜包括高、中、低水年和不同水情资料；二是在各级水位内用于计算误差的样本不宜少于30个。因此，从历年资料中选用最近15年的连续实测资料（即1998～2012年），所选资料中包含建站以来的第二大和第三大洪峰流量，期间实测最大流量为3700m3/s，相应最高水位3530.29m，实测最小流量为45.2m3/s，相应最低水位3523.62m，水位变幅达7.14m，实测流量的水位变幅已控制历年水位变幅的93.4%，超过规范规定80%的标准，资料系列已满足测次精简分析所需要的要求。

3.2 测次精减

（一）测次抽取

在选定的年份中，每年按下列要求随机抽取一组流量测点：（1）保证每月至少抽取1次实测流量；（2）主汛期根据水位涨落幅度适当增加测次，且相临两次实测流量相应水位差在0.7～1.5m；（3）年测次精减到16～25次之间。

（二）定线推流

根据上述方法选取的实测流量资料，分别建立选定年份的水位流量关系曲线，计算实测点对关系线的标准差、随机不确定度和系统误差，做关系曲线的符号检验、适线检验和偏离数值检验，检验结果均符合水文资料整编规范允许误差要求。用所定关系线重新推流，将计算结果与原整编成果对照分析。

3.3 时段量误差分析

统计精减测次后整编的各时段量，并与原整编成果作误差统计分析（见表1）。

各时段总量的推流误差按下式计算：

δw=[（W-Wc）/Wc]×100%

式中：W――采用测次精减后的关系线推求的时段总量；

Wc――采用原定关系线推求的时段总量；

δw――W与Wc的相对误差。

冰期及低枯水期允许误差按下式计算：

允=[年/（W枯/W年）]×100%

式中：允――低枯水期允许误差（%）；

年――年总水量相对误差（%）；

W枯/W年――低枯水量占年总量之百分比（%）。

由表1可见，测次精减后定线推流的年径流量相对误差在-0.80%～0.96%之间，汛期（4～10月包括春汛）时段径流量相对误差在-0.71%～0.68%之间，低枯水期时段径流量相对误差最大为3.69%，故测次精减后定线推求的年总量、汛期总量及低枯水期总量相对误差均符合《水文巡测规范》中表4.3.3和表4.3.5允许误差指标。

4 结论与建议

根据上述分析，该站河床较稳定，年内冲淤变化较小，水位流量关系均呈稳定的单一线，测次精减后推求的各时段量误差均符合水文巡测规范标准，故流量测次可大幅度减少，年测次控制在20次左右，且不少于15次，可能够完全控制水位流量关系曲线的趋势，满足推流和各项特征值计算的要求。流量测次的减少为减轻劳动强度、提高工作效率、整合人力资源提供了条件，为有效开展水文巡测提供了技术支撑。

参考文献

[1] 青海水利志编委会.青海河流[M].西宁；青海人民出版社，1995.

[2] 青海省水文水资源勘测局.直门达水文站测站特性分析报告[R].

[3] 中华人民共和国水利部.SL195―97，水文巡测规范[S].