月河長(zhǎng)槍鋪（三）站流量間測(cè)分析

楊晨光，柯騰飛，楊傳友，程時(shí)高

（安康水文水資源勘測(cè)中心，陜西 安康 725000）

1 基本情況

1.1 測(cè)站基本情況

長(zhǎng)槍鋪水文站設(shè)于1959年12 月，位于陜西省安康市漢濱區(qū)建民鎮(zhèn)陳家山村，集水面積2814 km2，距河口里程9.9 km，1965年1 月因河道截彎取直，原斷面河流改道，基本斷面上遷800 m 改為長(zhǎng)槍鋪（二）站；2011年1 月因修建十天高速公路基本斷面上遷100 m，長(zhǎng)槍鋪（二）站變?yōu)殚L(zhǎng)槍鋪（三）站[1]；為月河干流控制站，屬?lài)?guó)家基本水文站，二類(lèi)精度的水文站。測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目有：水位、流量、泥沙、降水、墑情。管轄長(zhǎng)槍鋪、茨溝、藥王、八廟、漢陰、蒲溪、包家河、東鎮(zhèn)8 處基本雨量站。

1.2 流域概況

月河是漢江的一級(jí)支流，發(fā)源于漢陰縣鳳凰山鐵瓦店山麓，由西向東流經(jīng)漢陰、漢濱兩縣匯入漢江，河長(zhǎng)112.6 km，流域面積2826 km2。河床為砂卵石組成，比降平緩，川道、丘陵分布較廣，土地肥沃，灌溉條件好，是安康市的主要產(chǎn)糧區(qū)。流入月河的主要支流有觀音河、洞河、恒河、付家河四條，最大支流為恒河，這四條支流均分布在月河左岸，右岸無(wú)較大支流，水系分布呈扇形。流域水系圖見(jiàn)圖1。

圖1 流域水系圖

1.3 水文氣象

月河屬北亞熱帶濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)氣候，冬季寒冷少雨；夏季多雨并有伏旱；春暖干燥，秋涼濕潤(rùn)并多連陰雨，氣候溫和，四季分明，雨量充沛，無(wú)霜期長(zhǎng)。多年平均降水量842.6 mm，主汛期在7 至9 月，暴雨中心一般在漢陰城關(guān)、八廟一帶。月河徑流年內(nèi)分配不均，一般是夏秋豐、冬季少，洪水和枯水相差懸殊，多年平均徑流量為8.357×108m3，最大年徑流量為19.2×108m3（1964年），最小年徑流量為1.67×108m3（1999年），主要集中在7 月～10 月份，尤其以7 月份來(lái)水最大，漲洪水頻率最高，徑流年際變化較大。長(zhǎng)槍鋪水文站建站以來(lái)實(shí)測(cè)最高水位299.12 m（凍結(jié)基面）（1983年8 月1 日），出現(xiàn)建站以來(lái)最大流量3210 m3/s（1983年7 月31 日水位推求），實(shí)測(cè)最大流量2990 m3/s（2012年7 月4 日流速儀測(cè)），實(shí)測(cè)最大流速4.96 m/s（2012年7 月4 日），實(shí)測(cè)最大水深2.47 m（1983年7 月31日），實(shí)測(cè)最大含沙量132 kg/m3(1962年7 月23 日)，調(diào)查最大流量3840 m3/s（1921年）。

1.4 測(cè)驗(yàn)河段及斷面情況

測(cè)驗(yàn)河段比較順直，呈寬淺型河槽，河灘為沙卵石組成，沖淤變化不大，水流集中，最大河寬200 m，中泓位置在140 m～180 m，當(dāng)水位在294.10 m 以下時(shí)，河道左岸建有碾壓式河堤，最大水面寬為120 m 左右，低水水面寬40 m～50 m，流向偏角小于10°?；?00 m 處有“S”型彎道，對(duì)河床起控制作用。基上約1.8 km 處有支流付家河匯入，在下游約1 km 處河道截彎取直形成的卡口，本站為“斷面控制”。漢江與月河同時(shí)發(fā)生大洪水時(shí)，會(huì)發(fā)生回水頂托現(xiàn)象。水面寬一般為40 m～100 m，發(fā)生大洪水翻過(guò)河堤時(shí)水面寬可達(dá)200 m。低水時(shí)中泓位置在起點(diǎn)距140 m～150 m 處，高水時(shí)中泓位置起點(diǎn)距在140 m～180 m 處[1]。設(shè)有基本（兼浮標(biāo)上、上比降）斷面，浮標(biāo)下（兼下比降）斷面，上、下斷面間距200 m。在長(zhǎng)槍鋪水文站上游15 km 付家河修建有黃石灘大壩一座，上游20 km 處有恒惠渠大壩一座。

1.5 歷史洪水

歷史調(diào)查洪水共有三次，1921年流量3840 m3/s；1938年6 月21 日流量3090 m3/s；1949年流量3070 m3/s。歷史實(shí)測(cè)洪水見(jiàn)表1。

表1 歷史實(shí)測(cè)洪水（流量超2000 m3/s）

1.6 水位變幅的確定

2010年～2020年實(shí)測(cè)最高水位296.03 m（2012年7 月4日）相應(yīng)流量3080 m3/s，實(shí)測(cè)最低水位286.16 m，計(jì)算出水位變幅為9.87 m（表2）。歷史調(diào)查洪水位1921年，流量3840 m3/s，換算到現(xiàn)斷面相應(yīng)水位為297.30 m，與實(shí)測(cè)最低水位相比較，計(jì)算出水位變幅為11.14 m。歷史實(shí)測(cè)最大流量為3210 m3/s，相應(yīng)水位299.12 m（1983年），由于斷面發(fā)生變化，水位與現(xiàn)斷面無(wú)可比性，換算到現(xiàn)斷面相應(yīng)水位296.20 m，與實(shí)測(cè)最低水位相比較，計(jì)算出水位變幅為10.04 m，通過(guò)計(jì)算實(shí)測(cè)流量的水位變幅占?xì)v史調(diào)查值的88.6%，歷史實(shí)測(cè)值的98.3%，已滿足巡測(cè)規(guī)范4.2.6 條要求。

表2 長(zhǎng)槍鋪（三）站水位變幅計(jì)算表

1.7 水位級(jí)的確定

經(jīng)計(jì)算水位在289.15 m 以上為高水期，水位低于289.15 m高于286.63 m 為中水期，水位低于286.63 m 高于286.38 以上為低水期，水位低于286.38 m 為枯水期。

2 分析目的

利用該站10年的實(shí)測(cè)水文資料，分析該站水位-流量歷年關(guān)系，確定水位流量綜合關(guān)系線，確定流量測(cè)驗(yàn)是否能夠達(dá)到實(shí)現(xiàn)間測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。

3 分析依據(jù)

本次分析依據(jù)《中華人民共和國(guó)水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)水文巡測(cè)規(guī)范》（SL 195-2015）[2]。

4 水位流量關(guān)系分析

4.1 測(cè)驗(yàn)河段、斷面分析

測(cè)驗(yàn)河段比較順直，呈寬淺型河槽，河灘為沙卵石組成，沖淤變化不大，水流集中，最大河寬200 m。2010年因建設(shè)“十天”高速公路，將原基本斷面上遷100 m 至現(xiàn)在的位置。施工中利用廢土渣在起點(diǎn)距80m～100 m 處沿河碾壓形成一條土堤，約500 m 長(zhǎng)。堤頂高程為294.00 m 左右，一般性的河水翻不了河堤，又在河右岸沿河邊倒廢渣土，長(zhǎng)約400 m，寬約10 m～20 m，相當(dāng)于一道土堤，影響水位流量關(guān)系。詳情見(jiàn)圖2。

圖2 長(zhǎng)槍鋪（三）站2011年～2012年大斷面分析圖

又因河左岸河堤處在“S”型彎道的尾部，不易沖刷起到了擋水的作用，而右岸的廢渣土堤處于迎水面，經(jīng)過(guò)2011年～2012年的洪水沖刷后，已逐漸恢復(fù)到2010年前土石山坡的面貌，水位流量也趨于穩(wěn)定；而低水時(shí)的水位流量關(guān)系，仍受到下游挖沙的影響。

從圖3、表3 分析可知長(zhǎng)槍鋪（三）站測(cè)流斷面面積自2011年以后變化較小，水位在286.50 m 以下變化較大，屬于低枯水期。水位在286.50 m 以上，斷面變化在-1.9%～6.2%之間，斷面穩(wěn)定。

表3 長(zhǎng)槍鋪（三）站2020年與2011年面積變化計(jì)算表

圖3 長(zhǎng)槍鋪（三）站水位-面積曲線

4.2 分析樣本資料的確定

本次分析選取2011年～2020年10年的實(shí)測(cè)流量資料共600 次，全部為流速儀實(shí)測(cè)，其中最大流量2990 m3/s，（2012年7月4 日）相應(yīng)水位為295.65 m，最小流量2.22 m3/s，相應(yīng)水位286.25 m（2014年3 月31 日）；出現(xiàn)最高水位296.03 m，（2012年7 月4 日）推算最大流量3080 m3/s，最低水位286.16 m，水位變幅9.84 m。

將2011年～2020年共10年的全部實(shí)測(cè)流量點(diǎn)圖，發(fā)現(xiàn)2011年的所有實(shí)測(cè)點(diǎn)均偏于左側(cè)，2011年1000m3/s 以下與2012年6 月30 日前的測(cè)點(diǎn)分布散亂，但與整體測(cè)點(diǎn)分布成一帶狀，流量均偏小。其原因?yàn)樾藿ā笆臁备咚俾范哑龅耐恋陶加脺y(cè)驗(yàn)河段過(guò)水?dāng)嗝嬷饾u被水沖刷，水位流量關(guān)系逐漸右移，并逐步恢復(fù)穩(wěn)定。

為此，最后確定水位流量單值化分析的樣本資料為：2012年7 月1 日～2020年12 月31 日流量大于20 m3/s 的所有測(cè)次；2011年流量大于1000 m3/s 的所有測(cè)次。共313 次實(shí)測(cè)流量，進(jìn)行分析計(jì)算。最高、最低、最大、最小均不受影響。

4.3 水位-流量單值化綜合曲線

歷年水位流量單值化綜合曲線的確定，將最后確定的樣本資料匯總點(diǎn)圖，并逐級(jí)放大，分為1000 m3/s 以上；100 m3/s～1000 m3/s；20 m3/s～100 m3/s 三張圖。根據(jù)點(diǎn)子分布情況，繪制出一條光滑的歷年綜合水位流量關(guān)系曲線，見(jiàn)圖4。

圖4 2011年～2012年長(zhǎng)槍鋪水位-流量單值化綜合曲線

4.4 歷年水位-流量關(guān)系曲線與綜合關(guān)系線的分析

斷面上遷100 m 后，至2020年水位流量關(guān)系曲線均為單一線，部分年份為2～3 條臨時(shí)曲線，其關(guān)系線上部重合，下部自然分開(kāi)，在流量大于2000 m3/s 時(shí)，形成繩套線（如2012年7 月4 日洪水）。但是，繩套線的漲水線與落水線分布較窄，相距6%～8%，可合并定線，1983年8 月洪水為繩套線，年初水位流量關(guān)系曲線偏左，年末偏右，符合自然規(guī)律，當(dāng)斷面變化不大時(shí)，亦能合并定線處理。近10年，該站11 月～次年的3 月，在漲第一河水期間均為一條水位流量關(guān)系線，為此可以證明低水?dāng)嗝娣€(wěn)定，變化小。

從綜合曲線圖上可看出，2012年6 月30 日前的中低水測(cè)點(diǎn)偏于圖的左側(cè)，原因?yàn)閿嗝嬗野锻恋涛礇_刷干凈所致。經(jīng)過(guò)2011年～2012年的洪水沖刷后，斷面趨于穩(wěn)定，水位流量關(guān)系也趨于穩(wěn)定。

5 曲線檢驗(yàn)及誤差計(jì)算

根據(jù)水文資料整編規(guī)范要求，對(duì)歷年水位流量單值化綜合曲線進(jìn)行三種檢驗(yàn)，單一曲線的標(biāo)準(zhǔn)誤差如下：

隨機(jī)不確定度=2Se。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，長(zhǎng)槍鋪（三）站歷年水位流量單值化綜合曲線，流量大于20.0 m3/s 以上的標(biāo)準(zhǔn)差為7.0%，隨機(jī)不確定度為14%，系統(tǒng)誤差為-0.2%。見(jiàn)表4。

表4 長(zhǎng)槍鋪(三)站水位-流量關(guān)系曲線檢驗(yàn)計(jì)算表

按照《水文巡測(cè)規(guī)范》4.5.2 要求，水位-流量關(guān)系用單值化方法處理后系統(tǒng)誤差范圍見(jiàn)表6。

表5 單值化關(guān)系線定線允許隨機(jī)不確定度 單位：%

表6 長(zhǎng)槍鋪（三）站流量間測(cè)關(guān)系曲線偏離相對(duì)誤差 單位：%

從以上分析結(jié)果可知，長(zhǎng)槍鋪（三）站2011年～2020年流量關(guān)系曲線偏離相對(duì)誤差小于規(guī)范允許誤差，流量在20.0 m3/s 以上可實(shí)行間測(cè)。長(zhǎng)槍鋪（三）站2011年～2020年綜合曲線節(jié)點(diǎn)見(jiàn)表7。

表7 長(zhǎng)槍鋪（三）站2011年～2020年綜合曲線節(jié)點(diǎn)表

6 結(jié)論

（1）依據(jù)以上分析得出，長(zhǎng)槍鋪（三）站流量在20.0 m3/s～3110 m3/s 可實(shí)行間測(cè)?？赏?年測(cè)1年，間測(cè)期間流量采用綜合曲線推求；20.0 m3/s 以下按水位級(jí)布置測(cè)點(diǎn)，一年不得少于5～7 次，定線推求流量。

（2）流量實(shí)行間測(cè)，停3年測(cè)1年。依據(jù)《水文巡測(cè)規(guī)范》4.3.2.1 條，采用當(dāng)年資料定線推流，每年可測(cè)7～15 次，分布于高、中、低各級(jí)水位。

并控制好當(dāng)年高、低水位變幅的85%以上。當(dāng)發(fā)生超過(guò)3110 m3/s 的洪水時(shí)，即時(shí)增加流量測(cè)次。