安豐抽水水文站水位流量綜合線分析

李 昂 王海波 王 琪

（江蘇省水文水資源勘測局鹽城分局 鹽城 224000）

1 基本情況

1.1 測站概況

安豐水文站地處江蘇省東臺(tái)市安豐抽水站，位于東經(jīng)120°25′，北緯32°44′，該站于1953年5 月由治淮委員會(huì)設(shè)立為雨量站，1954年5 月1日停測。1957年6月由江蘇省水文總站復(fù)設(shè)，1962年1月改為水文站，觀測迄今。安豐水文站具有工程管理、規(guī)劃設(shè)計(jì)、水資源評(píng)價(jià)、灌溉等測站功能，汛期向鹽城市防指報(bào)汛，現(xiàn)為國家基本站，站級(jí)為一般站。測驗(yàn)項(xiàng)目有流量、站上水位、站下水位、地下水、降水量。

1.2 流域水系概況

三倉河是東臺(tái)堤?hào)|墾區(qū)供排水骨干河道。西接通榆河，向東流經(jīng)南沈灶鎮(zhèn)、三倉鎮(zhèn)，最后于弶港鎮(zhèn)北入黃海，全長49km，流域面積380 km2。安豐抽水站站位于三倉河首端南側(cè)人工開挖的抽水站引河（約1km）左岸，站上游約430m 處設(shè)有一排攔水草水泥橋，站上游665m 與通榆河相通，站下游約335m 與三倉河匯合。

1.3 安豐抽水站概況

安豐抽水站于1965年9月動(dòng)工興建，1969年建成投運(yùn)。2006年實(shí)施泵改，現(xiàn)配有2 臺(tái)1000kW 的同步電動(dòng)機(jī)，水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程1.5m，設(shè)計(jì)流量48m3/s。安豐抽水站在下游水位小于1.9～2.0m 時(shí)開機(jī)，當(dāng)下游水位大于2.3m 或連續(xù)下雨下游水位達(dá)到2.4m時(shí)關(guān)機(jī)。開機(jī)由市水利局工管科通知，用電高峰期，抽水站可自行調(diào)降用電功率以避峰。

2 測驗(yàn)方式

歷年根據(jù)實(shí)測資料建立h～ln（Q/Ns）關(guān)系曲線，并采用效率系數(shù)法推流，低揚(yáng)程指數(shù)函數(shù)法率定線計(jì)算公式如下：

Q=ηkNse-εh

式中：Ns為總電功率；h 為站上站下水位之差；e 為自然對(duì)數(shù)的底；ηk為抽水效能系數(shù)；ε 為抽水效能隨揚(yáng)程增加而遞減的系數(shù)。

由于安豐抽水站主要承擔(dān)為東臺(tái)沿海墾區(qū)提供水源的功能，因此安豐水文站流量測驗(yàn)時(shí)機(jī)與抽水站開機(jī)時(shí)段相結(jié)合，一般集中在農(nóng)業(yè)灌溉期，以及干旱時(shí)段。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，該站單次測流歷時(shí)約為40min 左右。

圖1 安豐抽水站水位流量關(guān)系綜合線圖

3 水位流量關(guān)系綜合線分析

安豐抽水站2004年11月～2006年3月受安豐抽水站實(shí)施泵改影響，流量項(xiàng)目停測，2006年4月復(fù)測。綜合分析選用2007年（大水年）、2014～2018年共6年實(shí)測流量資料。

綜合定線取用2007年、2014～2018年共183 測次的實(shí)測流量成果資料（見圖1），建立h～ln（Q/Ns）相關(guān)關(guān)系，并采用效率系數(shù)法推流，流量計(jì)算表達(dá)式為：

ln（Q/Ns）=-0.767h-2.509

式中：Ns代表總電功率（kW），h 代表站上站下水位之差（m）。

綜合線三項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果見表1。由表1 可見，綜合線定線合理，隨機(jī)不確定度達(dá)一類精度站要求。

對(duì)于間測站當(dāng)年關(guān)系線與綜合關(guān)系線，或各相鄰年份關(guān)系線間的最大偏離不超過《水文巡測規(guī)范》（SL195-2015）中允許的誤差。2007年、2014～2018年站上站下水位之差變幅范圍為0～1.76，取相關(guān)因素變幅值的7/8、1/2、1/8分別為相關(guān)因素的高、中、低水的代表值，對(duì)關(guān)系線的高、中、低水偏離誤差進(jìn)行分析。經(jīng)分析統(tǒng)計(jì)，安豐抽水站各年水位流量關(guān)系線與綜合關(guān)系線、各相鄰年份關(guān)系線間的偏離相對(duì)誤差見表2。

表1 安豐抽水站水位流量綜合線三項(xiàng)關(guān)系檢驗(yàn)表

表2 安豐抽水站（站下）各年水位流量關(guān)系年份線、綜合線對(duì)比偏離相對(duì)誤差統(tǒng)計(jì)表

4 相關(guān)因素控制率分析

實(shí)測流量資料系列中，h 最大值1.69m 出現(xiàn)在2007年、最小值0.30m 出現(xiàn)在2007年，h 實(shí)測最大變幅為1.39m；經(jīng)統(tǒng)計(jì)，安豐抽水站開機(jī)階段，h 最大值為1.76m，出現(xiàn)日期在2012年6月21日。h 最小值為0.21m，出現(xiàn)日期在2007年7月13日。h 歷年最大變幅為1.55m。因此，2007年、2014～2018年實(shí)測流量相關(guān)因素h 的變化幅度已能控制歷年變化幅度的80%以上。

5 結(jié)論

依據(jù)水文規(guī)范的要求并結(jié)合本站特性，通過對(duì)相關(guān)因素h（站上、站下水位差）與ln（Q/Ns）關(guān)系進(jìn)行綜合定線，水位流量關(guān)系綜合線點(diǎn)據(jù)分布均勻且密集呈帶狀、線型合理。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析三種檢驗(yàn)均合格，綜合線系統(tǒng)誤差和隨機(jī)不確定度均達(dá)精度水文站要求，各年關(guān)系線與綜合線、相鄰年份線之間高、中、低水相對(duì)誤差達(dá)三類精度站以上要求，綜合線相關(guān)因素控制率在80%以上。綜上所述，該站流量具備間測條件，可實(shí)施停4年校測1年（逢0、5年份校測）的間測方案，以達(dá)到減少勞動(dòng)強(qiáng)度和提高測驗(yàn)效率的目的■