馮省波

水文站流量停間測可行性淺析

馮省波

（四川省達(dá)州水文水資源勘測局，四川達(dá)州635000）

水文站實(shí)行年際流量間測，可以大大節(jié)約人力、物力。選取靜邊水文站實(shí)測流量資料作為分析對象，尋找水文站年際流量間測的可行性。

流量停間測；水位流量關(guān)系；水文站

在執(zhí)行現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的情況下，實(shí)行年際流量間測是解決當(dāng)前基層水文站的人力、物力和財(cái)力及技術(shù)不足的有效途徑。這樣不僅可以提高工效，節(jié)省財(cái)力、物力，還創(chuàng)造了增設(shè)輔助站和調(diào)查點(diǎn)的條件，擴(kuò)大了水文資料收集范圍和增強(qiáng)水文資料的完整性。為此，選取靜邊水文站水位流量實(shí)測資料作為分析對象，尋找水文站流量停間測的可行性。

1　基本情況

1.1測站控制情況

靜邊水文站是渠江右岸一級(jí)支流流江河的中游控制站，屬國家二類精度站，位于東經(jīng)106°51′、北緯31°01′，于1957年4月11日建成，集水面積2 740 km2，距河口距離42 km，測驗(yàn)河段順直，河床系巖石和礫石組成。水文站左岸為緩坡，右岸為陡巖，基本水尺斷面上游300 m處有彎道，下游100 m處是靜邊公路石拱大橋，下游600 m處有血水潭和彎道，各級(jí)水位控制良好。

1.2測驗(yàn)情況

該站低水在基上800 m處測流，用測流槽水位流量建立Z-Q關(guān)系并推流；中高水在基上1 300 m處（壩右水位）觀測水位，在基本水尺斷面測流，用壩右水位與基本水尺斷面流量建立Z-Q關(guān)系并推流。

靜邊水文站歷年斷面穩(wěn)定，高、中、低水Z-Q關(guān)系呈單一關(guān)系。所以，1986年首次對低水測流槽Z-Q關(guān)系線進(jìn)行了分析，共計(jì)19份實(shí)測流量，確定了測流槽綜合Z-Q關(guān)系線；1995年又對壩右1988—1994年（借用1987年歷史最高洪水7#、9#、16#流量）共計(jì)142份實(shí)測流量進(jìn)行分析計(jì)算，確定了歷年綜合Z-Q關(guān)系綜合線。

2　資料收集、分析、計(jì)算

測流槽選取2008—2011年實(shí)測流量20份、測流水位在257.82～258.48 m，壩右選取2008—2011年實(shí)測流量共計(jì)59個(gè)測次、測流水位在261.24～265.45 m，測流水位變幅4.21 m，測得歷年最高洪水位變幅99％以上，將測流槽實(shí)測流量與1986年首次分析時(shí)對應(yīng)的19份實(shí)測流量、壩右實(shí)測流量與1995年分析時(shí)對應(yīng)的142份實(shí)測流量分別點(diǎn)繪Z-Q關(guān)系曲線進(jìn)行對比分析。在此基礎(chǔ)上，分別對測流槽、壩右實(shí)測水位流量進(jìn)行符號(hào)檢驗(yàn)、適線檢驗(yàn)、偏離數(shù)字檢驗(yàn)和學(xué)生氏（t）檢驗(yàn)，采用南方資料整編軟件計(jì)算。

（1）符號(hào)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水位流量關(guān)系曲線兩側(cè)點(diǎn)數(shù)分配是否均衡合理，是否通過點(diǎn)群中心。顯著性水平a取0.25。其計(jì)算公式為：

式中：k為正號(hào)或負(fù)號(hào)個(gè)數(shù)；n為測點(diǎn)總數(shù)；u為統(tǒng)計(jì)量；p、q為正、負(fù)號(hào)概率，各為0.5。

分別統(tǒng)計(jì)測點(diǎn)偏離曲線的正、負(fù)號(hào)個(gè)數(shù)，將測點(diǎn)總數(shù)n、正號(hào)（或負(fù)號(hào)）個(gè)數(shù)k代入式（1）計(jì)算出u值，與臨界值u1-a/2=1.15比較，如u＜u1-a/2，則認(rèn)為合理，接受p=q=0.5假設(shè)；如u＞u1-a/2，則認(rèn)為不合理，即拒絕p=q=0.5假設(shè)。

（2）適線檢驗(yàn)，按水位遞升次序，檢驗(yàn)實(shí)測點(diǎn)偏離曲線正負(fù)號(hào)排列情況，定線有無明顯系統(tǒng)偏離，a 取0.05。其計(jì)算公式為：

式中：u為統(tǒng)計(jì)量；n為測點(diǎn)總數(shù)；k為變換符號(hào)次數(shù)（k〈0.5（n-1））時(shí)作檢驗(yàn)，否則不作此檢驗(yàn)，意為變換符號(hào)次數(shù)多于不變符號(hào)次數(shù)時(shí)免作此檢驗(yàn)；p、q分別為變換、不變換符號(hào)概率，各為0.5。

（3）偏離數(shù)字檢驗(yàn)，檢驗(yàn)測點(diǎn)偏離關(guān)系曲線的平均偏離值（平均相對誤差）是否在合理范圍內(nèi)，借用數(shù)據(jù)論證曲線確定是否合理，a取0.10。其計(jì)算公式為：

式中：Pi為測點(diǎn)與關(guān)系曲線的相對偏離值；n為測點(diǎn)總數(shù)；為平均相對偏離值；為的標(biāo)準(zhǔn)差；S為P的標(biāo)準(zhǔn)差；t為統(tǒng)計(jì)值。

按式（5）計(jì)算t值，并根據(jù)顯著性水平a=0.1，在表1中查得自由度k為n-1的臨界值t1-a/2與t比較，即認(rèn)為合理，即認(rèn)為不合理，拒絕原假設(shè)。

表1　自由度k的臨界值t1-a/2

2008—2010年低水測流槽實(shí)測流量10份，2011年測流10份，共計(jì)20個(gè)測點(diǎn)，其中12#（2011年）測點(diǎn)偏離較大，不參加檢驗(yàn)，因此共有19個(gè)測次參加點(diǎn)分析檢驗(yàn)。2011年壩右共計(jì)施測流量32份，再加上2008—2010年實(shí)測流量27份，共計(jì)59個(gè)測次，其中14#、15#、36#（2011年）測點(diǎn)偏離較大，沒有參加檢驗(yàn)和分析。測流槽水位流量關(guān)系計(jì)算檢驗(yàn)結(jié)果見表2，壩右水位流量關(guān)系計(jì)算檢驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2　測流槽水位流量關(guān)系計(jì)算檢驗(yàn)結(jié)果

表3　壩右水位流量關(guān)系計(jì)算檢驗(yàn)結(jié)果

以上檢驗(yàn)結(jié)果表明，原定Z-Q關(guān)系綜合線沒有發(fā)生變化，測站控制穩(wěn)定。根據(jù)《水文資料整編規(guī)范》和《水文巡測規(guī)范》的規(guī)定，2008—2011年實(shí)測流量與原定綜合線屬于同一總體系列，水位流量關(guān)系穩(wěn)定，原定綜合線可繼續(xù)使用。因此，靜邊水文站實(shí)行流量停間測的想法是可行的。

3　結(jié)論和建議

（1）根據(jù)以上資料計(jì)算分析，靜邊水文站實(shí)行停間測的辦法是可行的，既可解決站多人少的問題，優(yōu)化人力資源，又可以將更多的人力投入到重要站點(diǎn)，提高了重要站點(diǎn)的測報(bào)能力。

（2）靜邊水文站河床穩(wěn)定，年內(nèi)沖淤變化較小，水位流量關(guān)系呈穩(wěn)定的單一關(guān)系，計(jì)算結(jié)果符合水文巡測規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，為有效開展水文巡測提供了技術(shù)支撐。

（3）靜邊水文站歷年綜合線最高水位265.70 m，在此水位以上實(shí)測流量資料較少，建議今后如果洪水超過歷年最高水位，必須立即實(shí)行常規(guī)監(jiān)測，加密流量監(jiān)測次數(shù)，以便進(jìn)一步分析確定上部綜合關(guān)系線的穩(wěn)定性。

（4）對于水位流量關(guān)系單一、多年監(jiān)測分析關(guān)系沒有發(fā)生較大變化、檢驗(yàn)結(jié)果滿足規(guī)范要求的水文測站，可以考慮逐步減少測次，逐步采用停間測的方法收集水文監(jiān)測數(shù)據(jù)。

TV123；P332

A

1004-7328（2016）04-0043-02

10.3969/j.issn.1004-7328.2016.04.014

2016—04—20

馮省波（1981—），男，工程師，主要從事水文勘測工作。