涇河張家山站水位流量關系分析

王曉斌（陜西省水文水資源勘測局張家山水文站陜西涇陽713701）

涇河張家山站水位流量關系分析

王曉斌
（陜西省水文水資源勘測局張家山水文站陜西涇陽713701）

涇河張家山站設立于1932年1月，1997年以后受涇惠渠張家山水庫影響，水位流量關系有所變化，本文經過分析水位流量的關系變化提出解決方案，使該站流量測驗強度減小，工作效率提高。

水文站；水位流量關系；分析

張家山水文站為涇河下游干流控制站，系一類精度水文站，國家重要站，中央報汛站。1932年1月由民國陜西省水利局設立，1952年6月測驗斷面下遷3000m站名為張家山（二）站。站址位于陜西省涇陽縣王橋鎮岳家坡村趙家溝，東經105°36′，北緯34°38′，集水面積43216km2，控制河長397km，河流平均比降2.78‰，距河口里程58km。該站流量測驗仍需要測控其變化過程，20年來年均流量測次121次，測驗任務繁重。通過對該站水位流量單值化分析，對于減輕測驗任務、簡化資料工作真正實現巡測都具有重要意義。

1　測驗河段概況

張家山水文站現測驗河段較順直，復式河槽，沙石、膠泥河床。兩岸均為黃土崖，高約30m?；緮嗝嫔稀⑾掠胃?00m處，均有彎道?；舅邤嗝婕媪魉賰x測流斷面及浮標中斷面，上、下浮標斷面間距200m。水位流量關系為單一線或繩套曲線。洪水測驗流速儀易受柴草影響?；緮嗝嫔嫌?500處有涇惠渠張家山水庫，基本斷面以上1200m處有涇惠渠沉沙池。

2　水位流量關系特性

張家山洪水主要來源于景村站以上干支流洪水。洪峰陡漲陡落，含沙量大，沙峰滯后于水峰。水位流量關系多呈繩套曲線。

張家山（二）斷面以上3200m處有涇惠渠張家山水庫，設計總庫容986萬m3，興利庫容427萬m3，調洪庫容550萬m3，死庫容83萬m3。豐水期，平均泄洪流量200m3/s，最大泄洪600m3/s，較大洪水時提閘暢流。

收集1932年-2013年張家山洪水要素資料發現，1997年以前張家山洪峰漲洪比較緩慢，一般都在3小時～5小時以上，落水也在2天～3天以上，且較為緩慢，而1997年以后漲洪一般都在1小時左右，受涇惠渠張家山水庫泄洪，水位快速上漲，一般很難測到漲腰。其后，受涇惠渠攔蓄和沖沙調節，張家山站水位變化猛烈時而上漲時而下落，直至本次洪水大部分洪水消退，才予以平穩變化。

當前，張家山站按照《陜西省水文水資源勘測局水文測驗任務書張家山（二）水文站》（2013年1月1日）規定洪峰標準1.5m，每遇上游來水較大，涇惠渠張家山水庫調節泄洪，均能使張家山站斷面水位變幅超過1.5m，造成了張家山站流量測驗頻繁。例如2013年7月份，張家山水文站共出現一個復式峰，測流53次，減少測流次數，降低職工工作強度顯得很為迫切。

3　水位流量關系變化分析

從《中華人民共和國水文年鑒（黃河流域水文資料）》收集1993年～2013年21年張家山水文站實測流量成果，發現年實測流量測次最多為2003年193次，最少為1993年80次，平均121次。繪制1993年～2013年張家山站水位流量關系圖，其水位流量關系曲線距中心線誤差最高達20%，顯然不能合并定線，見圖1。

從《中華人民共和國水文年鑒黃河流域水文資料》收集近60年張家山水文站實測大斷面資料，繪制張家山水文站1953年至2013年大斷面圖，見圖2。

圖1　涇河張家山水文站歷年水位流量關系圖

從歷年大斷面套繪圖3可以看出，河道主流穩定，河道比降大、水流湍急，深泓點變化不大，河床主河槽逐年沖刷降低，但幅度不大。同時對一年中洪水引起的斷面變化進行分析，為此繪制臨近的2013年全年實測大斷面圖，并計算其全年斷面變化情況。經計算2013年涇河張家山站大斷面面積，發現水位變化420.25m～424.98m，水位422.25m相應流量202m3/s時斷面面積變化為2.96%，小于3%，可見面積變化對水位流量關系的變化影響不大，張家山站水位流量關系變化主要受洪水漲落影響，在漲落水過程中因洪水波傳播引起不同的附加比降，使斷面流量與同水位下穩定流流量相比，呈現有規律的增大或減小。

圖2　涇河張家山（二）站1953-2013年實測大斷面圖

圖3　涇河張家山站受洪水漲落影響下的水位流量關系

自1997年涇惠渠張家山水庫運行以來受遇洪水泄洪調節影響，張家山（二）斷面水位起漲和降落都很迅速，又受測流的時限影響，最終使根據實測確立的水位流量關系呈階段性單一曲線，見圖3。

由以上可以看出，目前張家山水文站斷面洪水變化劇烈，近年來每年水位流量關系呈多條單一線。水位流量變化規律已經掌握，需要將繁重的流量測驗進行簡化。

4　水位流量測驗簡化分析

張家山站近21年平均每年測流121次，受涇惠渠張家山水庫泄洪影響，洪水呈迅速上漲，迅速降落的特點，按照目前的測驗任務，在水位流量關系線減少的情況下，流量測驗次數卻仍然很多。例如2013年僅兩條水位流量關系線，而測流次數就達125次之多。

《河流流量測驗規范》GB50179-2015第4.1.4條對流量測驗次數規定為：“水文站一年中的測流次數，應根據高、中、低各級水位的水流特性、測站控制條件、測驗精度，定線推流要求，以及需求等綜合確定，能夠準確掌握各個時期的水情變化，合理控制各級水位和水情變化過程轉折點。當發生洪水、枯水超出歷年實測流量的水位時，應對超出部分增加測次?！睋藢埣疑秸舅涣髁筷P系分析，以減少流量測次。

根據張家山站1993～2013年以來實測的21年流量資料進行分析研究，全年流量資料采用臨時曲線法（多條單一線法）整編，水位流量關系曲線為多線條，歷年間互相交織。

我們依2013年水位流量關系為依據，該年張家山站共定線兩條，對其進行合并定線，并推流。發現合并定線后推流月最大誤差達14.66%，年誤差達7.59%均超過《水文巡測規范》所規定的范圍，合并定線不能起到簡化測驗的作用。

但是通過圖3可以看出，張家山站水位流量關系受其漲落猛烈歷時短影響在一次漲水過程中相對穩定，而在多次漲洪中會出現一部分洪峰過程水位流量關系相同，另外一部分相同，而且來回交織。據此，對張家山站流量測驗簡化提供了依據。在目前尚不能單值化水位流量關系之前，對流量的簡化測驗是很有必要的。根據以上分析只要在穩定的水位流量關系段，按水位級分布測點已能滿足水位流量關系定線要求。

《水文巡測規范》（SL195-97）規定：各類精度的水文站，有10年以上資料，經分析論證實測流量的水位變幅已控制歷年（包括大水、枯水年份）水位變幅80%以上，各相鄰時段的曲線之間的最大偏離不超過高水4.0%、中水5.0%的允許誤差范圍者可實行檢測。《河流流量測驗規范GB50179-2015》規定：流量測次能夠準確掌握各個時期的水情變化，合理控制各級水位和水情變化過程轉折點。

依據以上規定結合張家山站洪水特性，張家山目前斷面穩定，在其水位流量穩定段測流不少于10次就行。而像2013年水位流量關系為兩條單一線，僅需要測流20-30次左右就能滿足當年的水位流量關系定線推流工作。具體做法是：使用相鄰時段的水位流量關系進行推流，按水位級進行測流，當發現水位流量關系變化時再重新確定水位流量關系依次采用檢測，按水位級分布，減少測流工作量。

5　結論

張家山站斷面控制良好，受涇惠渠張家山水庫調節，洪水漲落猛烈且歷時較短，作為一類站目前水位流量單值化還無法達到要求。但是張家山站完全滿足水位流量關系線穩定段進行檢測的要求，因此建議張家山水文站在以后的流量測驗工作中，擬采用按水位級分布流量測次，穩定段流量測次不少于10次即可，而沒有必要每次都按水峰布置測次，這樣將大大減輕張家山站測流次數，降低了職工工作強度，滿足了張家山站作為國家重要站、一類站的水位流量推流要求。陜西水利

（責任編輯：王劍）

引漢濟渭工程

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