兩河口水文站水文巡測分析

羅國政　羅秀滿

（陜西水文水資源勘測局陜西西安710068）

兩河口水文站水文巡測分析

羅國政羅秀滿

（陜西水文水資源勘測局陜西西安710068）

水文巡測是中國水文現(xiàn)代化的必然產(chǎn)物，是21世紀(jì)水文資料收集的主要手段和方式，是水文基層測站管理體制和水文測驗(yàn)方式的重大改革。隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)駐守于水文站測驗(yàn)斷面收集水文資料的方式面臨著一些問題。水文站大多遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)的現(xiàn)實(shí)，使得基層測站職工遠(yuǎn)離都市文明，日復(fù)一日重復(fù)著單調(diào)的工作和生活，艱苦的生活和工作環(huán)境降低了職工生活的幸福指數(shù)，他們享受不到社會文明進(jìn)步成果。本文通過對兩河口水文站實(shí)測水文資料的分析，探索該站水位流量單值化關(guān)系，開展水文巡測，不僅解決了實(shí)際問題，而且為類似站提供了可借鑒方法。

水文；單值化；巡測分析

1　概況

兩河口水文站位于石泉縣兩河鎮(zhèn)腰道和村，東經(jīng)108°04′，北緯33°16′，設(shè)于1963年10月，是長江流域漢江水水系子午河控制站，集水面積2816km2，距河口30km，上游植被較好。該站多年降水量871mm，徑流量11.20億m3，輸沙率34.9萬t。洪水來源來源于椒溪河、蒲河、汶水河、堰坪河等支流，洪水峰高量大，歷時較長，峰型有單峰、復(fù)式峰。沙量受各支流來水量影響。

兩河口水文站測驗(yàn)河段基本順直，呈“V”型河槽，河灘為砂卵石組成，順直較長，沖淤變化不大。斷面以上300m處有一彎道，基上250m處有中型水電站1座，電站汛初排沙，對測驗(yàn)河段河床淤積明顯，影響低水流量測驗(yàn)；基下250m處有一彎道，對河床起控制作用設(shè)上浮標(biāo)（兼上比降）斷面，基本（浮標(biāo)中）斷面，下浮標(biāo)（兼下比降），上、下斷面間距150m。該站2002年6月9日實(shí)測最大水位552.49m流量6510m3/s（浮標(biāo)法），最大流速6.54m/s（浮標(biāo)），2002年6月9日實(shí)測最大含沙量58.2kg/m3。

兩河口水文站開展水位測驗(yàn)項(xiàng)目：水位、流量、泥沙、泥顆、降水。

2　水文巡測必要性

“巡測”這個詞來源于上世紀(jì)80年代末、90年代初，它是水文測量的一種方式，是相對“駐測”提出來的。其定義就是：水文專業(yè)人員以巡回流動的方式定期或不定期地對一個地區(qū)或流域內(nèi)各個觀測點(diǎn)的流量等水文要素所進(jìn)行的觀測作業(yè)。它改變了傳統(tǒng)駐測方式中人員長期駐守于偏遠(yuǎn)測站的問題。讓一線的水文人進(jìn)城，解決了人員自身發(fā)展和家庭建設(shè)的問題，體現(xiàn)了“以人為本”的重要思想。天然河道的水文測驗(yàn)河段易受斷面沖淤、洪水漲落、變動回水等綜合因素影響，致水位流量關(guān)系復(fù)雜，從而增加流量測驗(yàn)難度。鑒于此，傳統(tǒng)的水文巡測工作是基于基本水文站點(diǎn)多年測驗(yàn)工作的基礎(chǔ)上，需選用合適的分析方法，在測站水位流量關(guān)系呈單一線的情況下無需監(jiān)測洪水的過程而制定的測驗(yàn)方法。近年來水文測驗(yàn)技術(shù)、水文測驗(yàn)設(shè)備的快速發(fā)展，水位、雨量的遙測方式已十分成熟，流量測驗(yàn)的方式方法也更加多樣化堰閘推流、ADCP、電波流速儀等儀器用于流量測驗(yàn)，這使得巡測方式方法得到了相應(yīng)的拓展。兩河口站由于位置偏僻，距城鎮(zhèn)較遠(yuǎn)，職工不愿意去，多年測站人員不能滿編，多數(shù)時間為一人值守，所以兩河口水文站開展水文巡測顯得極為必要。

3　兩河口水文站流量單值化分析

3.1分析資料選用

本次分析采用2010年～2015年共6年資料，10份實(shí)測大斷面資料，576份實(shí)測流量資料，相應(yīng)各年洪峰分別為2860m3/s、2270m3/s、1960m3/s、1350m3/s、1390m3/s、3980m3/s

3.2兩河口站測驗(yàn)斷面情況

兩河口水文站測驗(yàn)斷面相對穩(wěn)定，河床由砂卵石組成，沖淤變化不大，見圖1。當(dāng)河流漲水Q峰＞3000 m3/s，斷面有沖淤相對較大，如2015年大斷面圖；當(dāng)河流漲水2000m3/s＜Q峰＜3000m3/s，斷面沖淤相對較小，如2010年～2012年大斷面圖；當(dāng)河流漲水Q峰＜2000m3/s，斷面沖淤相對甚微，基本沒變化，如2011年～2015年斷面圖。基本斷面上250m有水電站汛前偶然排沙，測驗(yàn)斷面短時間淤積，主槽淤高最大可達(dá)2m，影響低水測驗(yàn)，從2010年3月26日大斷面圖可知，但當(dāng)河流來水Q＞100m3/s時，淤沙被沖走，測驗(yàn)斷面逐漸恢復(fù)常態(tài)。

圖1　兩河口水文站大斷面圖

3.3兩河口站水位～流量關(guān)系分析

兩河口水文站河床比降較大，流態(tài)呈急流，不受漲落率影響，該測驗(yàn)斷面下游沒有建設(shè)水工建筑物，也不受變動回水影響。本站水位流量Z～Q關(guān)系線在中、高水較穩(wěn)定，低水、枯水河床沖淤左右擺動，但幅度不是很大。

圖2　兩河口水文站水位流量關(guān)系

（1）當(dāng)河流漲水Q峰＞3000m3/s，斷面沖淤相對較大，高水Z～Q關(guān)系線基本穩(wěn)定。Q＞500m3/s單一曲線；Q＜500 m3/s，受斷面沖淤影響，Z～Q關(guān)系線峰前、峰后兩條線，但擺幅約10%～15%，見圖3。

（2）當(dāng)河流漲水2000m3/s＜Q峰＜3000m3/s，斷面沖淤相對較小，中、高水Z～Q關(guān)系基本穩(wěn)定，Q＞100m3/s單一曲線。低水受河床漲沖落淤影響，Q＜100m3/s，Z～Q關(guān)系線散亂，可概化峰前、峰后兩條線（峰指當(dāng)年最大洪峰，以下同意），見圖4，2010年兩河口Q=0-100 Z-Q。2011年峰前漲水段Z-Q關(guān)系線和2010年峰后落水段Z-Q關(guān)系線重合；2011年峰后落水段Z-Q關(guān)系線和2012年峰前漲水段Z-Q關(guān)系線基本重合，見圖4，2010年～2012年兩河口Q=0-100 Z-Q。

（3）當(dāng)河流漲水Q峰＜2000m3/s，斷面沖淤相對甚微，高、中、低水Z～Q關(guān)系基本穩(wěn)定，可概化單一曲線，2015年峰前漲水段Z～Q關(guān)系與2014年Z～Q關(guān)系基本重合，見圖5。

（4）經(jīng)過分析，在不受電站排沙影響，該站當(dāng)年峰前Z～Q關(guān)系線與前年峰后Z～Q關(guān)系線基本重合。

（5）本站基本斷面上游250m（上比降斷面處）電站，汛前偶有排沙現(xiàn)象，測流斷面主槽短時淤高可達(dá)2m，致使Z～Q散亂，無法定線。但若河道來水Q＞100m3/s時，斷面淤沙會被沖刷，斷面逐漸恢復(fù)到原來狀態(tài)，Z～Q關(guān)系線回歸常態(tài)。

圖3　兩河口水文站分級水位～流量關(guān)系線

圖4　兩河口水文站分線水位～流量關(guān)系線

圖5　兩河口水文站分級水位～流量關(guān)系曲線

4　兩河口站水文巡測方案

4.1流量巡測方案

（1）綜合Z～Q曲線確定：參照歷年綜合線趨勢，根據(jù)前一年落水峰后實(shí)測點(diǎn)子制定當(dāng)年綜合Z～Q關(guān)系曲線。

（2）峰前漲水段Q＜100m3/s，根據(jù)水位級布點(diǎn)，每年實(shí)測不少于5個測點(diǎn)；峰后落水段Q＜500m3/s，根據(jù)水位級布點(diǎn)，每年實(shí)測不少于10個測點(diǎn)；Q＞500m3/s，峰前、峰后按水位級實(shí)測3～5個測點(diǎn)。

（3）峰前漲水段推流，Q＞100m3/s根據(jù)年初制定的Z～Q綜合曲線推流，Q＜100m3/s參照年初制定綜合曲線趨勢，依據(jù)實(shí)測點(diǎn)子定線推流；峰后落水段推流，Q＞500m3/s根據(jù)年初制定的Z～Q綜合曲線推流，Q＜500m3/s參照年初制定綜合曲線趨勢，依據(jù)當(dāng)年實(shí)測點(diǎn)子定線推流。

（4）校正Z～Q綜合曲線，根據(jù)當(dāng)年峰后落水實(shí)測流量點(diǎn)子，對年初制定的綜合曲線進(jìn)行校正，作為當(dāng)年峰后落水段Z～Q關(guān)系線進(jìn)行推流，并將此校正后關(guān)系線確定為來年峰前漲水段綜合Z～Q關(guān)系曲線。

（5）保持和電站溝通，電站排沙期間加大測次，待測驗(yàn)斷面恢復(fù)常態(tài)后執(zhí)行上方案。

4.2其余項(xiàng)目巡測方案

水位、雨量遙測方式已十分成熟，可實(shí)行遙測。泥沙項(xiàng)目自動觀測技術(shù)目前還不成熟，暫時尚需人工測驗(yàn)。測站只需要安排或雇傭當(dāng)?shù)匾蝗酥凳兀雌诟鶕?jù)水位變化進(jìn)行單沙采樣，巡測時基地人員集中泥沙處理分析。基地人員密切注意氣象、水清信息，依據(jù)遙測水情信息適時開展水文流量、輸沙率巡測。

5　效果

兩河口站原來每年施測100余次流量資料，巡測后減少到20余次，且無需監(jiān)測洪水的過程，大大減輕測站人員勞動強(qiáng)度。水位、雨量實(shí)行遙測，測站只需要安排或雇傭當(dāng)?shù)匾蝗酥凳兀鶕?jù)水位變化取單沙即可，將原來編制5人減少到駐站1人，其余站員回基地進(jìn)行室內(nèi)作業(yè)。陜西水利

（責(zé)任編輯：王劍）

P332

B