水文資料成果合理性檢驗(yàn)及糾錯(cuò)

趙子平，馮 持

（吉林省水文水資源局白城分局，吉林 白城 137000）

為了保證水文資料成果具有“完整性、連續(xù)性、準(zhǔn)確性、可靠性”的定性、定量標(biāo)準(zhǔn)，除執(zhí)行《水文測驗(yàn)規(guī)范》和《水文資料整編規(guī)范》外，還必須進(jìn)行成果的合理性與規(guī)律性檢驗(yàn)及異常施測成果存在質(zhì)量缺陷進(jìn)行糾正。

1 合理性檢驗(yàn)

1）逐日平均水位表與逐日平均流量表關(guān)系的檢驗(yàn)。

從逐日平均水位表與逐日平均流量表看出，穩(wěn)定流時(shí)水位與流量是相應(yīng)的。一般漲水流量大，落水流量小，最大流量比最高水位先發(fā)生，而最小流量與最低水位往往不相應(yīng)，符合天然河流洪水特征。當(dāng)運(yùn)行的洪水遇特殊水情，如回水頂托、閘壩開啟、決口等因素制約時(shí)，水位與流量關(guān)系會(huì)發(fā)生改變，水位與流量無關(guān)，此時(shí)流量與時(shí)間或其它水力因素相關(guān)。從物理成因看，最大比降、最大流速、最大流量、最高水位依次出現(xiàn)，見表1。

表1 大賚站、鎮(zhèn)西站最高（低）水位與最大（小）流量及相應(yīng)時(shí)間表

2）逐日平均懸移質(zhì)輸沙率表、逐日平均流量表及逐日平均含沙量表關(guān)系的檢驗(yàn)。

水流紊動(dòng)決定泥沙懸浮，重力作用決定泥沙不能懸移，懸移質(zhì)含沙量沿垂線的分布自水面向河底增加的趨勢，泥沙的粒徑也是近河底的較大，向上逐漸變小，是水流紊動(dòng)造成的。顆粒越細(xì)，垂線分布越均勻，越粗越不均勻。洪水期，泥沙來自流域表面的細(xì)沙多，故含沙量沿垂線分布較均勻，枯水期來沙少，且粗粒較多，分布就不均勻。含沙量在斷面內(nèi)的分布規(guī)律性較差，橫向比垂向變化小，縱向變化，主要取決于比降、流量。含沙量隨時(shí)間的變化，取決于流量的大小和水流侵蝕作用，流量變大，含沙量也應(yīng)變大。含沙量與輸沙率關(guān)系如同水位與流量關(guān)系一樣，含沙量與輸沙率是相應(yīng)的。

輸沙率、流量、含沙量三者之間關(guān)系：①Q(mào)s=Cs·Q，其中Qs—日平均輸沙率，kg/s或t/s；Cs—日平均含沙量，kg/m3或g/m3；Q—日平均流量，m3/s，可以看出含沙量和流量的大?。ㄋ髑治g作用）決定了輸沙率的大小。②最大含沙量比最大流量及最大輸沙率通常早出現(xiàn)且相距時(shí)段較短，屬水沙峰相應(yīng)，當(dāng)斷面上游受某因素影響時(shí)最大含沙量出現(xiàn)很長一個(gè)時(shí)期后，最大流量和最大輸沙率才發(fā)生，屬水沙峰不相應(yīng)，見表2。

表2 大賚站、鎮(zhèn)西站最大斷面含沙量、最大流量、最大日平均輸沙率分析表

3）逐日水溫表與冰厚及冰情要素冰摘表關(guān)系的檢驗(yàn)。

水溫變化是連續(xù)的，與冰厚、冰情、氣溫有關(guān)，太陽輔射、地表散熱、水質(zhì)的礦化度大小、地下水補(bǔ)給、冰川融化、暴雨等都會(huì)使水溫升降。水溫受氣溫影響最為明顯，變趨勢大體相同，除受人為排污帶等影響外，結(jié)冰時(shí)趨近為零，這樣水溫的變化必然影響冰厚的發(fā)展。冰厚公式為：

式中：dg—冰厚，m；k—冰厚系數(shù)；∑(-t)—自秋季日平均氣溫穩(wěn)定轉(zhuǎn)負(fù)之日起算的累積日平均負(fù)氣溫，℃；t—?dú)鉁?，℃?/p>

4）冰厚及冰情要素摘錄表與冰情統(tǒng)計(jì)表及實(shí)測流量成果表關(guān)系的檢驗(yàn)。

冰厚及冰情要素摘錄表包括冰情、冰厚、冰上雪深、氣溫、水位等，而冰情統(tǒng)計(jì)表來源于冰情要素摘錄表，顯然是冰厚及冰情要素摘錄表的一部分。實(shí)測流量成果表的冰情作冰摘時(shí)不可漏摘，除施測斷面不同的冰情外，三類表的內(nèi)容應(yīng)一致。

5）實(shí)測流量成果表與實(shí)測懸移質(zhì)輸沙率成果表關(guān)系的檢驗(yàn)。

垂線上的流速分布從水面到河底逐漸變小，呈拋物線型，還有水流因受脈動(dòng)、回流等影響情況的個(gè)別例證，依垂線水深布設(shè)測點(diǎn)測速、采沙位置準(zhǔn)確十分重要。施測流量時(shí)在測速垂線上采集水樣，用公式計(jì)算出輸沙率成果，所以流量的準(zhǔn)確、沙線及水樣點(diǎn)的合理，直接影響輸沙率的精確。根據(jù)河流洪水特性合理布設(shè)流量測次、單樣測次及輸沙率測次才能滿足推求沙量、流量的需求。實(shí)測懸移質(zhì)輸沙率與實(shí)測流量關(guān)系：Qs=Cs·Q，其中Qs—實(shí)測懸移質(zhì)輸沙率，kg/s或 t/s；Cs—斷面平均含沙量，kg/m3或 g/m3；Q—實(shí)測流量，m3/s。

6）實(shí)測大斷面成果表與實(shí)測流量成果表關(guān)系的檢驗(yàn)。

實(shí)測大斷面成果分析了河流河床的演變規(guī)律，水流浸蝕程度的不同，斷面縱向、橫向都要受到水流的沖淤甚至造成河流的改道，即河床的沖淤變化、河床沿程的改變等。大斷面成果為精確施測流量、沙量，判定江河斷流、斷流水位，分析漏測水量否等提供可靠的理論依據(jù)。流量與面積關(guān)系（曼寧公式）：

Q＝1/n AR2/3S1/2。

式中：Q—洪峰流量，m3/s；A—過水?dāng)嗝婷娣e，m2；R—水力半徑，m；S—水面比降；n—河床糙率。

7）洪水水文要素摘錄表、水庫水文要素摘錄表與逐日平均水位表及逐日平均流量表關(guān)系的檢驗(yàn)。

二要素摘錄表均來源于逐日平均水位表和逐日平均流量表，同時(shí)又驗(yàn)證摘錄的合理性和規(guī)范性，是否摘取完整的洪水變化過程，即起漲、峰頂及落平的全過程。

8）逐日降水量表與降水量摘錄表、時(shí)段最大降水量表（1）、表（2）關(guān)系的檢驗(yàn)。

嚴(yán)格講，降水量摘錄表和表（1）及表（2）均來自于逐日降水量表，為不同的生產(chǎn)需要細(xì)劃出降水量摘錄表和表（1）及表（2）。逐日降水量表中，年最大一日降水量要小于或等于表（1）1 440 m in和表（2）24 h的降水量，降水量摘錄表、表（1）及表（2）均反映了時(shí)段雨強(qiáng)及雨量。降水量摘錄表能粗略的展示出表（2）的極值，4種描述降水狀況表是相互匹配的，見表3。

表3 大賚、五棵樹站時(shí)段（1 d）降水量對比分析表

9）逐日降水量表與逐日蒸發(fā)量表關(guān)系的檢驗(yàn)。

由于自然地理地貌的影響，東北區(qū)域陸地上的年降水量小于年蒸散發(fā)量，當(dāng)氣溫高、風(fēng)速大時(shí)，蒸發(fā)量大，反之氣溫低時(shí)，蒸發(fā)量小。春秋兩季風(fēng)沙大，雨量又偏小，蒸發(fā)量自然大。白城區(qū)域降水時(shí)空分布不均，一般降水集中6—9月，自西向東降水偏大的自然規(guī)律。日有降水的蒸發(fā)量與日無降水的相比減小，年最大日降水量不能出現(xiàn)年最大日蒸發(fā)量。日蒸發(fā)量公式：

E=P+(h1－h(huán)2)

式中：E—日蒸發(fā)量，mm；P—日降水量，mm；h1，h2—上次和本次的蒸發(fā)器內(nèi)水面高度，mm。另外逐日蒸發(fā)量表的初冰、終冰與冰情統(tǒng)計(jì)表的不同且不相關(guān)，見表4。

表4 大賚、洮南站年降水量與年蒸發(fā)量對比分析表

10）配套降水摘錄表與逐日平均流量表關(guān)系的檢驗(yàn)。

此降水摘錄表以降雨補(bǔ)給為主的河流，即為小河水文站徑流分析需要而做，不計(jì)起止時(shí)間，且起摘時(shí)間不能晚于洪水起摘時(shí)間，摘錄時(shí)特別要求應(yīng)與洪水相應(yīng)的降水量，所以降水量的年分配與逐日平均流量表匹配、相應(yīng)。

11）水位整編說明書（一）與逐日平均水位表關(guān)系的檢驗(yàn)。

兩項(xiàng)在測驗(yàn)和整編描述方面應(yīng)一致，比如受洪水頂托、攔河壩、決口、冰塞及冰壩等影響水位及日期要詳細(xì)說明。評定質(zhì)量時(shí)因水尺零點(diǎn)高程變動(dòng)原因不明等造成水位降級(jí)時(shí)流量必降級(jí)。

12）水位整編說明書（二）與冰厚及冰情要素摘錄表、實(shí)測流量成果表關(guān)系的檢驗(yàn)。

水位整編說明書（二）中“河流狀況”與冰厚及冰情要素摘錄表、實(shí)測流量成果表及冰情觀測原始等必須一致，不可矛盾。

13）流量整編說明書與實(shí)測流量成果表和逐日平均水位表及逐日平均流量表關(guān)系的檢驗(yàn)。

流量整編說明書中描寫“最高（低）實(shí)測流量”應(yīng)與實(shí)測流量成果表中最高、最低流量狀況，受回水頂托等影響的流量測次、時(shí)間要相同；“年最高（低）水位”與逐日平均水位表要相同，另外，流量整編說明書中“推流方法”和定線說明等問題應(yīng)與逐日平均流量表要一致。評定質(zhì)量時(shí)因高水過程不滿足定線推流及年、月極值等造成流量降級(jí)，沙量必降級(jí)。

14）懸移質(zhì)輸沙率整編說明書與逐日平均含沙量表和逐日平均流量表及實(shí)測懸移質(zhì)輸沙率成果表關(guān)系的檢驗(yàn)。

懸移質(zhì)輸沙率整編說明書中描寫“水沙峰相應(yīng)”狀況、測驗(yàn)問題等必須與逐日平均含沙量表及逐日平均流量表一致。實(shí)測最大單沙、實(shí)測最大斷沙必須與實(shí)測懸移質(zhì)輸沙率成果表及施測單樣原始數(shù)據(jù)統(tǒng)一，單沙斷沙關(guān)系分析、插補(bǔ)、改正等與逐日平均含沙量表也應(yīng)一致。評定質(zhì)量時(shí)高沙向上延長超標(biāo)等沙量必降級(jí)。

15）降水整編說明書與逐日降水量表和時(shí)段最大降水量表（1）及表（2）關(guān)系的檢驗(yàn)。

降水整編說明書中“測驗(yàn)問題”，如欠準(zhǔn)、串日、缺測等；“整編問題”，如改正、插補(bǔ)、分列、合并、不全應(yīng)與逐日降水量表、時(shí)段最大降水量表（1）、表（2）相同。評定質(zhì)量時(shí)影響表（1）時(shí)段數(shù)超標(biāo)等降水資料必降級(jí)。

16）水位流量關(guān)系表與水位流量關(guān)系曲線校正表、3種檢驗(yàn)及標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算表、系統(tǒng)誤差計(jì)算表關(guān)系的檢驗(yàn)。

本項(xiàng)4類表必須符合《水文資料整編規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)，且相關(guān)數(shù)據(jù)不可矛盾。

17）水溫、冰凌、水面蒸發(fā)量、小河站資料綜合等質(zhì)量評定按《吉林省水文資料整編及測驗(yàn)質(zhì)量評定細(xì)則》確認(rèn)級(jí)別。

18）綜合合理性檢查圖表與單站合理性檢查圖表關(guān)系的檢驗(yàn)。

兩檢查圖表是水文資料成果的縱向與橫向分開的對照分析，檢查資料成果的合理性、可靠性、連續(xù)性。綜合合理性檢查是相鄰上下游站水位、流量、沙量、水溫、降水量、蒸發(fā)量、徑流量、輸沙量等相關(guān)關(guān)系對照，而單站合理性檢查是本站水位、流量、沙量、水溫、冰凌、降水量、蒸發(fā)量、歷年同類曲線等相關(guān)關(guān)系對照，是相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一的。

2 糾錯(cuò)

1）原因分析。分析所有導(dǎo)致資料質(zhì)量成果不合理的原因或影響因素。要認(rèn)真、細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)夭槊髯罨A(chǔ)最主要的影響資料質(zhì)量的因素并判定成因：實(shí)測存在問題，資料質(zhì)量取決于實(shí)測過程的完成，是否按《水文測驗(yàn)規(guī)范》操作，對不準(zhǔn)確、不正確和不合理的資料是合理性檢查的主要對象；發(fā)生特殊水情、沙情時(shí)要按《水文資料整編規(guī)范》對資料進(jìn)行合理處理；水文資料成果間不能矛盾且應(yīng)統(tǒng)一。

2）解決辦法。根據(jù)實(shí)測資料用理論分析或通過關(guān)聯(lián)要素逐一排查，查明導(dǎo)致成果不合理的基礎(chǔ)原因或影響因素。針對查明的原因或影響因素提出合理的解決辦法。采納解決辦法或方案后，再分析成果的合理性、可靠性。

3）理論分析。資料成果質(zhì)量定級(jí)時(shí)，必須審查從原始資料到整編成果的理論分析和解決辦法，有充分的理論依據(jù)。

4）評定總結(jié)。確定水文資料質(zhì)量級(jí)別，用整編發(fā)現(xiàn)的問題，找出差距和薄弱環(huán)節(jié)，切實(shí)真正地改進(jìn)測驗(yàn)工作，提升成果質(zhì)量，才是糾錯(cuò)的目的。

［1］水利電力部水利司主編.水文測驗(yàn)手冊［R］.1975.

［2］水利電力部水利司主編.水文測驗(yàn)手冊［R］.1980.

［3］中華人民共和國水利部.水文資料整編規(guī)范［S］.2000.

［4］吉林省水文水資源局.吉林省水文資料整編規(guī)范質(zhì)量評定細(xì)則［R］.2003.

［5］河海大學(xué).水文勘測與整編［M］.1988.

［6］河海大學(xué).陸地水文學(xué)［M］.1988.

［7］河海大學(xué).徑流形成原理［M］.1988.