黑河上游祁連（電站二）站水位—流量關系單值化分析

彭曉媛

（甘肅省武威水文水資源勘測局，甘肅 武威 733000）

1 測站概況

祁連水文站設站于1967年5月1日，屬內陸河流域黑河水系八寶河，地處青海省祁連縣八寶鎮(zhèn)下莊村，集水面積 2452km2，位于東經 100°14′，北緯38°12′，屬于省級重要站、中央報汛站、區(qū)域代表站、黑河流域上游重要水量監(jiān)測站和三類精度水文站。

祁連水文站為黑河一級支流八寶河下游的水量控制站，距黑河干流匯河口7km，是黑河水系支流中集水面積和水量最大的一個水文站，設站目的是監(jiān)測八寶河水文要素，收集基本水文信息，開展水情報汛、水文調查等工作，為中、下游防汛抗旱及黑河水利開發(fā)、水資源利用等提供水文數(shù)據支撐。

祁連水文站水文監(jiān)測斷面共有三個，分別為祁連站、祁連（電站二）站、祁連（冰溝）站,其中祁連（電站二）站為人工渠道，測驗區(qū)渠段順直，大致呈梯形，測流斷面位于基本水尺斷面上游17m處，主泓位于渠道中間，流速橫向分布由主泓向岸邊減小，斷面控制良好,全年采用臨時曲線法推流。

2 徑流變化

八寶河屬山溪性河流，水土流失嚴重，徑流量的年內分配不均衡，汛期主要集中在5～10月，這一階段徑流量占年徑流量的81%，11月至次年4月份為枯水期，一般2月份的徑流最小。從1968—2015年的徑流變化分析，徑流量呈現(xiàn)增加的趨勢，年際之間變幅不大，1979年年徑流量最小，年徑流量為3.100億m3，1989年年徑流量最大，年徑流量為6.941億m3。

3 水位—流量關系單值化分析

3.1 分析目的

本文以實例數(shù)據為基礎，根據祁連（電站二）站2015-2017年實測水位—流量數(shù)據進行單值化分析，采用年際間數(shù)據系列對比的方法對整體資料系列進行了一致性分析，得出結論客觀可靠，可為流域水文資料合理使用提供科學依據和成果精度保證。

3.2 觀測方法

本文數(shù)據來源于祁連 （電站二）站2014-2017年實測流量資料，流量測驗方法采用橋測法，選用LS（68）和 LS（10）型流速儀測定流速，測定位置在相對水深0.6（一點法），使用秒表觀測100s。水文數(shù)據的觀測按照各項水文測驗規(guī)范施測，資料收集按照《水文資料整編規(guī)范》的要求整編，全年采用臨時曲線法定線推流。

3.3 歷年綜合水位—流量單值化關系分析過程

繪制2014～2016年祁連（電站二）站暢流期水位—流量關系曲線如圖1所示，從圖中可以看到2014-2016這3年的水位—流量關系線變化趨勢一致。通過對相鄰年份關系曲線進行t檢驗，臨界值取t1-a/2=2.00,則均為|t|＜t1-a/2，因此樣本屬于同一總體系列，可對歷年水位—流量關系點進行合并定線。

圖1 祁連（電站二）站歷年水位—流量關系圖(2014～2016年)

選取2015-2017年祁連（電站二）站暢流期實測流量點數(shù)據樣本66個，繪制水位—流量關系曲線如圖2所示，從關系曲線圖中分析計算得出如下結果：（1）從圖中可以看到水位—流量關系點密集，分布呈帶狀，關系點無明顯偏離，66個數(shù)據中的中、高水實測流量點子與平均關系曲線偏離值不超過±5%，實測流量的低水點子偏離值不超過±8%，可以定單一曲線；（2）實測流量的水位變幅已控制歷年水位變幅的96%，符合控制歷年水位變幅80%以上的定線標準，包括了高、中、低水各水位級，符合規(guī)范定線要求，確定歷年綜合水位—流量關系曲線1條；（3）符號檢驗、適線檢驗及偏離數(shù)值檢驗均合格，置信水平為95%的相對隨機不確定度為6.8%，系統(tǒng)誤差為-0.4%，符合水文資料整編規(guī)范要求的標準，見表1，表2。

2014～2016年祁連（電站二）站暢流期水位—流量關系曲線，經t檢驗樣本屬于同一總體系列，2015～2017年祁連（電站二）站暢流期水位—流量關系曲線，曲線檢驗3種均為合格，說明歷年綜合水位—流量關系曲線，定線合理、關系曲線穩(wěn)定、精度高、可以合并定線。

圖2 歷年綜合水位—流量關系圖(2015～2017年)

表1 八寶河電站渠祁連(電站二)站暢流期水位—流量歷年關系曲線檢驗計算表

序號 施測號數(shù)/年 水位(m) 實測流量 線上流量 偏差 P(%) P(i)-P(平) [P(i)-P(平)]2 24 8（2015） 16.51 6.40 6.32 1.27 1.71 2.92 25 27（2016） 16.52 6.50 6.40 1.56 2.00 4.00 26 9（2015） 16.53 6.47 6.48 -0.15 0.29 0.08 27 26（2016） 16.54 6.52 6.57 -0.76 -0.32 0.10 28 12（2016） 16.55 6.38 6.65 -4.06 -3.62 13.10 29 13（2015） 16.58 6.89 6.90 -0.14 0.30 0.09 30 10（2015） 16.62 7.24 7.24 0.00 0.44 0.19 31 9（2017） 16.62 7.43 7.24 2.62 3.06 9.36 32 7（2015） 16.63 7.22 7.32 -1.37 -0.93 0.86 33 14（2016） 16.64 7.89 7.41 6.48 6.92 47.89 34 19（2016） 16.65 7.91 7.49 5.61 6.05 36.60 35 25（2016） 16.67 8.03 7.66 4.83 5.27 27.77 36 11（2016） 16.72 8.33 8.08 3.09 3.53 12.46 37 17（2016） 16.75 8.59 8.33 3.12 3.56 12.67 38 24（2015） 16.76 8.20 8.42 -2.61 -2.17 4.71 39 10（2017） 16.77 8.63 8.50 1.53 1.97 3.88 40 21（2016） 16.78 8.36 8.59 -2.68 -2.24 5.02 41 16（2016） 16.80 9.23 8.77 5.25 5.69 32.38 42 23（2016） 16.80 9.03 8.77 2.96 3.40 11.56 43 15（2016） 16.82 9.02 8.95 0.78 1.22 1.49 44 22（2016） 16.83 8.98 9.03 -0.55 -0.11 0.01 45 20（2017） 16.84 9.06 9.12 -0.66 -0.22 0.05 46 11（2015） 16.84 8.92 9.12 -2.19 -1.75 3.06 47 24（2016） 16.84 9.36 9.12 2.63 3.07 9.42 48 11（2017） 16.84 9.19 9.12 0.77 1.21 1.46 49 15（2017） 16.84 9.44 9.12 3.51 3.95 15.60 50 20（2015） 16.85 9.36 9.21 1.63 2.07 4.28 51 13（2016） 16.86 9.00 9.30 -3.23 -2.79 7.78 52 18（2016） 16.87 9.59 9.39 2.13 2.57 6.60 53 18（2017） 16.88 9.48 9.47 0.11 0.55 0.30 54 14（2017） 16.89 9.49 9.56 -0.73 -0.29 0.08 55 12（2017） 16.89 9.47 9.56 -0.94 -0.50 0.25 56 19（2015） 16.90 9.53 9.65 -1.24 -0.80 0.64 57 22（2015） 16.90 9.38 9.65 -2.80 -2.36 5.57 58 17（2017） 16.91 9.77 9.74 0.31 0.75 0.56 59 19（2017） 16.93 9.74 9.91 -1.72 -1.28 1.64 60 12（2015） 16.94 10.0 10.0 0.00 0.44 0.19 61 21（2015） 16.96 10.6 10.2 3.92 4.36 19.01 62 20（2016） 16.96 10.4 10.2 1.96 2.40 5.76 63 23（2015） 16.97 10.7 10.3 3.88 4.32 18.66 64 14（2015） 16.97 10.1 10.3 -1.94 -1.50 2.25 65 13（2017） 17.00 10.5 10.6 -0.94 -0.50 0.25 66 16（2017） 17.00 10.6 10.6 0.00 0.44 0.19

表2 說明

河道三類精度水文站的精度見表1，水位—流量歷年關系曲線檢驗計算表考慮到歷年超過最高、最低水位的情況，收集水文資料，按照規(guī)范規(guī)定做了高、低水部分延長，高水部分延長了0.05m，高水部分延長所占歷年實測流量水位變幅的5.1%，高水部分延長沒有超過歷年實測流量所占水位變幅的30%，低水部分延長了0.07m，地水部分延長所占歷年實測流量水位變幅的7.1%，低水部分延長沒有超過歷年實測流量所占水位變幅的10%。

3.4 定線成果分析

誤差分析采用年徑流量，即用歷年綜合曲線推求的年徑流量與原定關系曲線推求的當年整編成果年徑流量相比較，對徑流量分別進行推流，計算相對誤差見表3，從表中可以看到，歷年綜合曲線和原定曲線推求的徑流量及特征值相對誤差較小，年徑流量最大相對誤差為-2.1%，最小相對誤差為1.2%，小于《水文巡測規(guī)范》三類精度水文站時段總量允許相對誤差5.0%的誤差指標，2017年已采用歷年綜合水位—流量關系曲線進行水文資料整編推流，綜上分析，采用祁連（電站二）站多年水位—流量關系綜合曲線推流，完全滿足水文資料整編規(guī)范精度要求，對流量資料質量不會產生影響。

表3 祁連（電站二）站不同定線成果對比

4 結束語

祁連水文站共有三個水文監(jiān)測斷面，面臨著人員少，工作量大的問題，因此有必要對祁連（電站二）站水位—流量關系進行單值化分析。通過對祁連（電站二）站歷年資料分析，祁連（電站二）站流量測驗可實行巡測，冰期實施采用臨時曲線法推流，視水位變化情況測流量，暢流期在高、中、低水不同水位級及超過歷史最高水位實測流量，驗證歷年綜合水位—流量關系曲線是否發(fā)生偏離，暢流期徑流量利用歷年綜合水位—流量關系曲線推求，依托中小河流項目建設的雷達水位計采集傳輸和存儲的水位數(shù)據。在確保水文資料精度前提下，改變水文工作傳統(tǒng)思想，積極做好水文測驗方式轉變和水文監(jiān)測改革，節(jié)約人力資源，以高質量的水文測報數(shù)據，更好的服務于社會經濟發(fā)展和社會各方面需求。