湯旺河流域水文資料的“三性”分析

石 月

(綏化水文局，黑龍江 綏化 152053)

湯旺河流域水文資料的“三性”分析

石 月

(綏化水文局，黑龍江 綏化 152053)

流域水文資料在實(shí)際應(yīng)用于各類建設(shè)項(xiàng)目的水文咨詢和水資源論證時(shí)必須事先對資料的代表性、可靠性和一致性進(jìn)行分析，這是進(jìn)行大范圍水文數(shù)據(jù)計(jì)算分析的重要前提條件之一。文章以湯旺河干支流實(shí)際水文控制站降雨和徑流歷年數(shù)據(jù)為例，對流域水文資料的“三性”特征進(jìn)行了初步分析，得出了具體客觀的分析結(jié)論，為進(jìn)一步科學(xué)合理地開發(fā)利用流域水資源提供了必要支持和保證。

湯旺河流域；水文資料；代表性；可靠性；一致性；統(tǒng)計(jì)分析

0 前 言

水文資料的“三性”是指資料的代表性、可靠性和一致性。對水文資料進(jìn)行“三性”分析屬于水文資料合理性檢查工作內(nèi)容之一，目的是使水文資料精度達(dá)到各類建設(shè)或規(guī)劃、科研項(xiàng)目對水文資料的使用要求，避免所用水文資料失真，保證項(xiàng)目的規(guī)劃或設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理[1]。

資料代表性分析主要是研究流域資料系列長度是否滿足要求，避免出現(xiàn)較大的抽樣誤差；可靠性分析主要是流域資料來源、測驗(yàn)方法、整編精度和水量平衡方面的檢查；一致性分析是判斷流域在人類活動影響明顯或流域天然下墊面環(huán)境有較大改變時(shí)資料系列的年際間是否存在系統(tǒng)偏差，各項(xiàng)分析方法應(yīng)以相關(guān)行業(yè)技術(shù)準(zhǔn)則和規(guī)范為依據(jù)。

1 流域資料代表性分析

資料代表性一般用流域內(nèi)長系列降雨資料分析，具體方法有累積平均法、差積曲線法、方差分析法、統(tǒng)計(jì)參數(shù)對比法等。

本文代表站分別選用流域干流上、中、下游3個(gè)站和主要支流的2個(gè)代表站，資料系列長度均>50a，從以下4個(gè)方面進(jìn)行資料系列代表性分析。湯旺河流域水系見圖1。

1.1 統(tǒng)計(jì)參數(shù)的穩(wěn)定性分析

各站均以長系列末端2012年為終點(diǎn)，以年降水量逐年向前計(jì)算累積平均值和變差系數(shù)Cv值，從圖2～圖4可見，流域內(nèi)個(gè)代表站降水量豐枯變化規(guī)律基本一致，年降水量均值和Cv值變化達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間約為20a(1994—2012)，說明從統(tǒng)計(jì)參數(shù)穩(wěn)定性分析來看，流域內(nèi)50a資料系列具有足夠的代表性，非代表站20a以上系列資料也有一定的代表性[2]。

圖1 湯旺河流域水系簡圖

圖2 流域代表站年降水量差積曲線圖

圖4 流域代表雨量站年降水量Cv累積平均過程線圖

1.2 長短系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)的對比分析

1.3 長短系列不同年型的頻次分析

將各站數(shù)據(jù)樣本系列進(jìn)行適線，將適線后長系列的頻率曲線代表總體分布，按頻率小于12.5%、12.5%～37.5%、37.5%～62.5%、62.5%～87.5%和大于87.5%的年降水量分別劃分為平水年、偏豐水年、平水年、偏枯水年和枯水年5種年型，統(tǒng)計(jì)不同系列出現(xiàn)的頻次，分析短系列的代表性。若短系列5種類型出現(xiàn)的頻次接近于長系列的頻次分布，則認(rèn)為代表性較好。

從表2可知，流域內(nèi)五營、晨明、帶嶺站30a系列資料代表性較好，翠巒、伊春站40a系列資料代表性較好。

表1 流域代表站年降水量長短系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)誤差統(tǒng)計(jì)表

表2 流域代表站年降水量長短系列豐、平、枯水年頻次分析統(tǒng)計(jì)表

1.4 連豐、連枯水年分析

由表3可見，各地代表站40a系列資料的連豐、連枯情況與長系列相似。

2 流域資料可靠性分析

流域資料的可靠性是指資料的正確與否，應(yīng)從資料來源、測驗(yàn)方法、整編精度和水量平衡等方面進(jìn)行檢查。經(jīng)分析，流域代表站資料均為整編后水文年鑒刊印成果，流域干支流各代表站徑流模數(shù)在7.81～9.73，相差較小，流域各站歷年斷面變化較小，水位流量關(guān)系穩(wěn)定，因此說明流域資料可靠性較高[3]。湯旺河干流流量與集水面積關(guān)系見圖5。晨明站1977、1985、2005年大斷面見圖6。

3 流域資料一致性分析

資料的一致性是指資料系列的條件要一致，主要從受人類活動影響(水利工程)導(dǎo)致的下墊面環(huán)境改變來分析，如果資料系列變化明顯，則應(yīng)統(tǒng)一修正到現(xiàn)狀下墊面條件下來[4]。由圖7～圖9可見，流域代表站伊春站年徑流深與年降水量的關(guān)系存在年代間的系統(tǒng)偏差，呈現(xiàn)整體偏小的變化趨勢，偏離原因較復(fù)雜，與流域內(nèi)生產(chǎn)生活用水增加、森林植被覆蓋率降低和流域內(nèi)興安湖水庫的投入使用都有關(guān)系。數(shù)據(jù)點(diǎn)群外包線偏離明顯，且主要偏離點(diǎn)據(jù)年代時(shí)間比較明確，因此該站年徑流系列在實(shí)際使用時(shí)應(yīng)做一致性修正，不同時(shí)期徑流衰減率和修正系數(shù)計(jì)算見表4。

南岔站和晨明站雖然年降雨徑流關(guān)系比較散亂，但外包線點(diǎn)據(jù)在時(shí)間上不存在明顯的連續(xù)性，也就是說無明顯的年代間系統(tǒng)偏離現(xiàn)象，點(diǎn)據(jù)偏大或偏小具有較強(qiáng)的隨機(jī)性而無趨勢性，具體原因有待探索，因此這兩個(gè)站不需進(jìn)行數(shù)據(jù)一致性修正。

圖5 湯旺河干流流量與集水面積關(guān)系圖

圖6 晨明站1977、1985、2005年大斷面圖

站名年數(shù)系列連豐水年連豐次數(shù)(2a以上)最長年數(shù)連枯水年連枯次數(shù)(2a以上)最長年數(shù)五營561957—20125373401973—20123463301983—20122242201993—20121232伊春481965—20126445401973—20126445301983—20125333201993—20122432翠巒501963—20125354401973—20124245301983—20124235201993—20122234晨明601953—20128344401973—20125335301983—20123324201993—20122324帶嶺531960—20126255401973—20124244301983—20123234201993—20122234

表4 湯旺河流域伊春站不同年降水量對應(yīng)徑流深衰減率和修正系數(shù)

備注：1.修正時(shí)間系列為20世紀(jì)60—70年代系列數(shù)據(jù)；2.α=[(R1-R2)/R1]×100%，β=R2/R1；3.R1為前期徑流深，R2為近期徑流深。

4 結(jié) 語

經(jīng)分析可知，流域資料不僅具有較強(qiáng)的可靠性，而且代表性也較高，短系列資料在30a以上即可滿足要求。在資料一致性分析方面僅支流伊春河流域前期部分徑流資料需進(jìn)行一致性修正，其余徑流資料可以直接使用。本文對流域水文資料的“三性”分析僅局限于傳統(tǒng)手段和方法，對一些問題的認(rèn)識和看法還比較膚淺，所述結(jié)論僅供參考。

圖7 伊春站降水徑流關(guān)系曲線圖

圖8 南岔站降水徑流關(guān)系圖

圖9 晨明站降水徑流關(guān)系圖

[1]金光炎.水文水資源隨機(jī)分析[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，1992：35-65.

[2]黑龍江省水利廳.黑龍江省水文圖集[M].哈爾濱：黑龍江省水利廳，1996.

[3]黑龍江省水文總站.黑龍江省水資源研究[M].哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1991：7-14.

[4]水利部水資源管理司.建設(shè)項(xiàng)目水資源論證培訓(xùn)教材[M].北京：中國水利水電出版社，2005：79-92.

1007-7596(2015)01-0016-04

2014-10-13

石月(1977-)，女，黑龍江綏化人，工程師。

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