盧 煒

（陜西省商洛水文水資源勘測(cè)局，陜西 商洛 726000）

0 引言

水文勘測(cè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，水資源開(kāi)發(fā)利用的前端工作，是對(duì)水資源水量、輸沙量等全面開(kāi)展監(jiān)測(cè)研究，面對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)日益發(fā)展，水文工作也面臨相應(yīng)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，需要開(kāi)展更多新的項(xiàng)目監(jiān)測(cè)，如：水質(zhì)、旱情等新的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，傳統(tǒng)項(xiàng)目已不能滿(mǎn)足人們對(duì)水資源的需求，在人員、經(jīng)費(fèi)不變的基礎(chǔ)上增加新的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，就必須對(duì)現(xiàn)有的測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行精簡(jiǎn)分析，在保證質(zhì)量不降的情況下，采用間測(cè)、巡測(cè)的方式開(kāi)展水文測(cè)驗(yàn)。本次主要針對(duì)南寬坪水文站輸沙率測(cè)驗(yàn)進(jìn)行分析，通過(guò)單沙代替斷沙的測(cè)驗(yàn)方式，減少工作量，以便騰出人力物力開(kāi)展新的測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目，滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求。

1 流域概況

1）基本情況

南寬坪站建于1959年1月，控制面積3936平方公里，河流245.7公里，河流平均比降5.9‰，距河口96.7公里。金錢(qián)河是漢江一級(jí)支流。屬?lài)?guó)家重要站，水位、流量屬二類(lèi)站，泥沙測(cè)驗(yàn)精度為三類(lèi)水文站。觀(guān)測(cè)項(xiàng)目有水位、流量、泥沙、泥顆、降水量、蒸發(fā)、水質(zhì)等。積累水文資料57站年。

金錢(qián)河是漢江一級(jí)支流，發(fā)源于陜西省商洛市柞水縣境內(nèi)的秦嶺南麓東段，由西南向東北流經(jīng)柞水、山陽(yáng)，在湖北鄖西縣的夾河匯入漢江，全長(zhǎng)245.7 km，境內(nèi)河道平均比降5.9‰，東以鵲嶺為界，西以小嶺為界，流域內(nèi)近年植被較好，氣候四季分明，具有顯著的氣候特征，多年平均氣溫在13.1℃，無(wú)霜期207天，多年平均降雨量為783 mm；歷史調(diào)查最大洪峰流量為4500 m3/s（1964 年），實(shí)測(cè)最大為 3830 m3/s(1998.8.15)，最小流量 1.25 m3/s（1995.6）,實(shí)測(cè)最大含沙量是 91 kg／m3(1959.8.27),多年平均徑流量10.1*108M3,多年輸沙量為216萬(wàn)噸，多年平均蒸發(fā)量為1107.3 mm,河流特性受斷面沖淤變化影響，水位、流量關(guān)系較為復(fù)雜。

2）水沙特性

金錢(qián)河流域大部分都是山連山，只有河道兩旁經(jīng)河流沖積形成部分川道，上世紀(jì)六、七十年代由于大量毀林造田造成水土流失。自建站以來(lái)，只有1959年出現(xiàn)最大含沙量90 kg/m3。由于開(kāi)林造田，此后1998年8月15日發(fā)生建站以來(lái)最大洪水，洪峰流量達(dá)3830 m3/s,最大含沙量為40.2 kg/m3,2010年7月17日出現(xiàn)最大單沙32.6 kg/m3,主要來(lái)沙發(fā)生在汛期5月～10月，一般年初第一場(chǎng)洪水含沙較大，主要峰次含沙也較大，出現(xiàn)洪峰越大含沙也越大。近年由于退耕還林工程的不斷實(shí)施完善，含沙量明顯變小，年輸沙量也逐漸趨于穩(wěn)定。

2 懸移質(zhì)輸沙測(cè)驗(yàn)方法及歷年單斷沙關(guān)系

南寬坪水文站懸移質(zhì)單沙、斷沙監(jiān)測(cè)從1959年開(kāi)始，一直延續(xù)至今，中間因河道設(shè)施水毀有三年斷沙停測(cè)，含沙資料相對(duì)連續(xù)可靠，含沙量采用固定垂線(xiàn)起點(diǎn)距20 m，積深法取樣，輸沙率測(cè)驗(yàn)采用斷面均勻布設(shè)垂線(xiàn)，一般間隔10 m取樣一個(gè)，一次輸沙測(cè)驗(yàn)一般取7條～14條垂線(xiàn)，每條垂線(xiàn)均采用積深法取樣，輸沙測(cè)驗(yàn)，單沙一般在開(kāi)始、中間、結(jié)束取三個(gè)沙樣，取平均值為該次單沙。

單斷沙關(guān)系線(xiàn)一般為45度線(xiàn)，有個(gè)別年份，因漲水次數(shù)較少，測(cè)取輸沙測(cè)次較少，定不成單斷沙關(guān)系線(xiàn)，采用近似法（按45度線(xiàn)）整編。

3 單斷沙關(guān)系分析

3.1 資料選取

依據(jù)《河道懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)規(guī)范》[1]第8.1.4條規(guī)定:“二、三類(lèi)站當(dāng)有5年～10年以上資料證明，實(shí)測(cè)輸沙率的沙量變幅占?xì)v年變幅70%以上，水位變幅占?xì)v年水位變幅80%以上，即可進(jìn)行輸沙率間測(cè)分析”。根據(jù)南寬坪站近幾年實(shí)際情況，單斷沙關(guān)系一直較為穩(wěn)定，且為45度單一線(xiàn)，因此可進(jìn)行輸沙率單值化分析。現(xiàn)選取2002年～2015年南寬坪水文站14年單斷沙資料建立一條綜合曲線(xiàn)，實(shí)測(cè)輸沙率資料102次，輸沙率測(cè)驗(yàn)方法為斷面均勻布設(shè)垂線(xiàn)，垂線(xiàn)取沙為積深法，單沙位置一致，取樣方法一致。

時(shí)段內(nèi)的實(shí)測(cè)懸移質(zhì)輸沙率的沙量變幅和歷年懸移質(zhì)輸沙率的沙量變幅、實(shí)測(cè)水位變幅和歷年水位變幅的關(guān)系見(jiàn)表1、表 2。

表1 懸移質(zhì)輸沙率的沙量變幅分析

表2 水位變幅分析

表1、2說(shuō)明：1959年出現(xiàn)最大含沙量90 kg/m3，屬開(kāi)山造田所致，1998年出現(xiàn)建站實(shí)測(cè)最大流量，最大水位、含沙可查，因而在分析水位、沙量變幅從1998年算起，自1998年至今18年來(lái)，因退耕還林效果顯著沒(méi)有出現(xiàn)大的沙量，因而最大含沙不在統(tǒng)計(jì)范疇；1998年水位最高498.44 m，最低492.40 m，出現(xiàn)最大含沙量40.2 kg/m3，2000年最高水位497.57 m，最大含沙量21.8 kg/m3，2010年最高水位496.68 m,最大含沙量32.6 kg/m3，最低水位492.34 m,期間最高水位為498.44 m，最低水位為492.34 m。

由表1、表2可知懸移質(zhì)輸沙率的沙幅占?xì)v年沙幅的81.1%＞70%，水位變幅占?xì)v年水位變幅85.7%＞80%，達(dá)到了《河道懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)規(guī)范》[1]第8.1.4條規(guī)定:“二、三類(lèi)站當(dāng)有5年～10年以上資料證明，實(shí)測(cè)輸沙率的沙量變幅占?xì)v年變幅70%以上，水位變幅占?xì)v年水位變幅80%以上，即可實(shí)行輸沙率間測(cè)要求。

3.2 資料分析

3.2.1 歷年綜合單斷沙關(guān)系線(xiàn)分析

將南寬坪站2002年～2015年的單斷沙資料根據(jù)《河道懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)規(guī)范》[1]第8.1.4條規(guī)定，懸移質(zhì)輸沙率和相應(yīng)單樣含沙量實(shí)測(cè)成果按沙量級(jí)分為五組，即含沙量小于5 kg/m3、5 kg/m3～10 kg/m3、10kg/m3～20 kg/m3、20kg/m3～30 kg/m3、30 以上五組，用各組平均值繪制綜合單斷沙關(guān)系圖，見(jiàn)圖1。

圖1 南寬坪水文站單斷沙關(guān)系圖

3.2.2 單斷沙關(guān)系線(xiàn)檢驗(yàn)

關(guān)系線(xiàn)經(jīng)過(guò)三項(xiàng)檢驗(yàn)，精度均達(dá)到規(guī)范規(guī)定的精度要求，見(jiàn)表3。

表3 南寬坪站綜合單斷沙關(guān)系線(xiàn)檢驗(yàn)

根據(jù)《水文資料整編規(guī)范》[2]第3.3.4推求斷沙方法，單一線(xiàn)要求，單斷沙關(guān)系點(diǎn)較密集且分布成帶狀，關(guān)系點(diǎn)無(wú)明顯偏離，即可定為單一線(xiàn)推求斷沙。經(jīng)分析南寬坪站2002年～2015年14年間點(diǎn)繪的綜合單斷沙關(guān)系線(xiàn)呈45度線(xiàn)，符合規(guī)范規(guī)定。

3.2.3 歷年點(diǎn)子距綜合線(xiàn)偏離分析

將2002年～2015年實(shí)測(cè)點(diǎn)子點(diǎn)繪到一張圖上，經(jīng)與綜合45度線(xiàn)對(duì)比，點(diǎn)子基本均勻分布在45度線(xiàn)兩邊，相對(duì)誤差超過(guò)10%的只有一點(diǎn)，占比重不到1%，也就是超過(guò)10%外包線(xiàn)的只有一次，全部點(diǎn)子均沒(méi)有超過(guò)15%外包線(xiàn)，符合單一線(xiàn)定線(xiàn)要求，見(jiàn)圖2。

圖2 南寬坪站歷年單斷沙關(guān)系總圖

4 結(jié)論及建議

經(jīng)對(duì)南寬坪水文站近2002年～2015年14站年單斷沙關(guān)系分析，實(shí)測(cè)輸沙率的沙量變幅占?xì)v年變幅70%以上，水位變幅占?xì)v年水位變幅80%以上，關(guān)系呈45度單一線(xiàn)，符合輸沙測(cè)驗(yàn)精簡(jiǎn)分析要求，今后可直接用單沙代替斷沙，停止輸沙率測(cè)驗(yàn)。

通過(guò)分析，南寬坪水文站單位含沙量已能代替斷面含沙量，滿(mǎn)足輸沙率測(cè)驗(yàn)要求，但是如果發(fā)生以下大的變化時(shí)要及時(shí)恢復(fù)輸沙率測(cè)驗(yàn)，進(jìn)行比對(duì)。1）特大洪水，造成斷面發(fā)生變化，影響含沙量的測(cè)驗(yàn)的；2）水文測(cè)驗(yàn)上下游建設(shè)大型水利工程影響斷面含沙量測(cè)驗(yàn)的；通過(guò)單斷沙測(cè)驗(yàn)比對(duì)單沙與斷沙沒(méi)有明顯變化的可以繼續(xù)采用單沙代替斷沙，如果發(fā)生大的變化，單沙與斷沙不一致時(shí)，要及時(shí)恢復(fù)輸沙率測(cè)驗(yàn)。