張村驛（二） 水文站流量巡測分析

劉 意

陜西省延安水文水資源勘測局，陜西延安 716000

1 測站基本概況

張村驛水文站設立于1952年7月，初設時為水位站，1956年9月改為水文站，1958年1月斷面上遷1.5km，改站名為張村驛 （二）站。位于陜西省延安市富縣張村驛鎮旗桿溝村，系黃河流域北洛河水系葫蘆河重要控制站。葫蘆河是北洛河最大一級支流，發源于甘肅省華池縣川家岔，別名華池水。流域內除上游和下游部分地區植被較差外，其余大部分為茂密森林和梢林，水土流失較微，屬半干旱半濕潤地區。該站控制集水面積4715km2，距河口距離72km，屬國家重要水文站。測驗項目有水位、流量、泥沙、降水、蒸發等。

2 測站水文特性及測驗河段情況

該站處于葫蘆河中游，控制斷面以上流域處于子午嶺林區，植被較好，產流較少。洪水多由暴雨形成，峰型肥胖，歷時較長。歷年水位流量關系線多呈單一線，洪水含沙量較小，水、沙峰過程基本同步，峰型相似。多年平均降雨量589.3mm。自建站以來最大洪水發生在1996年8月1日，實測最高水位930.66m，相應最大流量1210m3/s，接近二百年一遇洪水。多年平均流量3.27m3/s；多年平均徑流量1.006×108m3。

張村驛 （二） 站測驗河段順直，系窄深河槽，斷面呈“U”型，水流平緩。基上250m處為急灘，基下300m處有川口支流自右岸匯入，基下約350m處修建跨河大橋一座。觀測房位于斷面左岸，右岸為農田，高水右岸發生漫灘，主流基本穩定，河床由砂礫石組成，兩岸多水草。測驗河段布設基本水尺斷面兼流速儀測流斷面及浮標測流中斷面，上、下浮標斷面間距170m。

3 水位流量關系分析

3.1 資料的選用

張村驛（二） 站歷年水位流量關系線呈多條臨時單一曲線，每年定線推流的成果均經過復審和匯編，已刊印成水文年鑒。根據 《水文巡測規范》的要求，對分析實行巡測的水文站流量資料各項誤差所需資料，應符合下列規定：（1） 應有5年以上連續的資料系列，并宜包括豐、中、低水年和不同水情資料；（2）在各水位級內用于計算誤差樣本不宜少于30個。此次預選取近10年的資料進行分析，但由于近年來除2013年發生過較大洪水外，其余年份出現的洪水較小，水位流量中高水點據分布較少，因此選取1995～2016年的資料進行分析。

將1995～2016年的年徑流量按從小到大的順序進行排序，與多年平均徑流量進行比較，1996、2003、2014年為偏豐水年；2013年為特豐水年；1998、2010、2012年為中水年；其余年份為枯水年份。其中，1996年實測最高水位930.66m,為建站以來最高水位，2005年最低水位924.85m，接近歷年最低水位，實測水位變幅為5.81m，占歷年水位變幅6.16m的94.3%。選取的資料包括了豐、中、枯水年份各年的實測流量成果、水位流量關系圖、水位流量過程線等資料，且資料系列連續、完整。

3.2 資料單值化分析

將1995～2016年所有的實測流量點據點繪在同一張圖上進行綜合分析，當水位在926.50m以上時水位流量關系點據變化趨勢一致，呈一條單一曲線，水位在926.50m以下時水位流量關系點分布相對散亂，水位流量關系合成一條綜合線比較困難，其流量相對誤差也超出了《規范》 要求。因此，將水位在926.50m以下的低水時水位流量點不參加定線，只將每年水位在926.50m以上的中高水點據進行綜合分析，找出中高水的水位—流量規律，并通過各年中高水點子中心位置，定出一條歷年綜合線。歷年中高水綜合水位流量關系如圖1所示。

圖1 歷年中高水綜合水位流量關系

在定線過程中，發現2013年50次流量180m3/s，52次189m3/s，60次212m3/s，61次148m3/s，偏離多年點群趨勢，單點相對誤差較大。經分析，2013年由于洪水溢出河槽后，水漫農田，形成了漫灘，且當時漫灘地作物茂盛，致使過水面積減小，糙率加大，從而使水位流量關系點子左移，同級水位相應流量與歷年對照略偏小，但線型走勢與歷年對照趨勢一致，因此，將這4個點去掉。最終參與定線的樣本總數為90個，經過多次線型的調整，關系點據密集分布呈帶狀，并無明顯偏離，且80%以上的關系點據與關系曲線的偏離相對誤差在±8%以內，符合《水文資料整編規范》補充規定中單一線的單點定線精度指標“二類精度水文站75%以上的點子與關系曲線的偏離相對誤差限度中高水不超過±8%”的要求。

3.3 關系線系統誤差和隨機不確定度分析

將綜合水位流量關系曲線用南方片水文資料整編系統進行曲線符號、適線、偏離數值三項檢驗，張村驛 （二） 站為二類精度水文站，經檢驗，其隨機不確定度為13.8%，其結果符合 《水文巡測規范》規定的單一線法定線允許誤差14%的指標要求；系統誤差的絕對值為0.1%，小于 《水文巡測規范》 規定的系統誤差2%，檢驗通過。

3.4 時段總量的推流誤差分析

從分析年份中選取每年中高水的洪水過程，用綜合關系曲線推流，即當水位在926.50m以上時用當年的水位在歷年綜合關系線上查讀節點推流，水位在926.50m以下時，用當年的水位流量關系線節點推流，推算出中高水一次洪水過程的時段徑流總量，并與當年的整編成果進行比較，計算其單值化前后的相對誤差，以此來檢驗綜合曲線的合理性和適用性。

在進行相對誤差計算時，1997、2000、2006、2008、2011、2012、2015年未出現926.50m以上的中高水，無法參與分析計算。從誤差統計情況來看，運用單值化綜合曲線推求的一次洪水總量與原定關系線推求的一次洪水總量相對誤差指標均在規范允許范圍內。

4 資料分析結果

經過以上分析，張村驛 （二） 站水位在926.50m以上的中、高水時呈單一趨勢，通過對綜合關系線進行誤差檢驗及水位在926.50m以上時采用綜合關系線推流，各項誤差指標均在《規范》規定范圍內，說明該分析方法合理可靠，滿足《水文巡測規范》實行巡測的技術要求，水位在926.50m以上時的流量測驗可按單一線實行巡測。但此次分析中，高水樣本數偏少，缺乏大洪水部分的資料的關系線與驗證，今后的工作中，還需繼續積累資料，進一步通過實測流量和關系線線查流量對綜合關系線進行驗證修訂。

5 巡測條件分析

張村驛站地處張村驛鎮，交通、通信便利，國道富張路、青蘭高速穿境而過。該站距離茶坊巡測中心站37km，乘車沿青蘭高速約30min左右即可到達；且電信、移動、聯通網絡已全面覆蓋，通信方式有程控電話、移動電話、網絡等可供選擇。

測站現有的測流設施主要是閉口式吊箱纜道，一般采用吊箱流速儀施測，正常情況下平水期10d左右測一次流，洪水期適當加密測次，測流時間30～50min左右，一般需2～3人；高水時流速儀施測困難時多采用浮標法施測。測站現有雷達水位計和自動遙測雨量計，水位和雨量可應用水情GPRS自動報汛系統實時在線傳輸。河道安裝有視頻監控設施，可隨時監測河道變化情況。

6 分析結論及建議

通過以上對張村驛（二） 站水位流量關系的初步分析，并結合該站測站情況、水流特性、交通、通信條件等綜合考慮，建議本站今后的流量測驗可采用巡測、駐測結合的方式，合理布置流量測次。非汛期降雨少，流量較小，測流次數也少，流量基本定期在10d左右測一次流，符合巡測條件，可實行巡測。汛期由于洪水漲落較快，預見期很難預測，且道路容易受洪水阻隔，測驗時機較難把握，采用巡測對高水資料的收集有一定影響，故采用駐測方式較為穩妥。流量測驗次數可進行精簡，按水位級適當布置測次，全年不少于15個測點，并控制低水測次的質量，提高低水流量的測驗精度。

7 結語

通過對張村驛（二） 站流量測驗的巡測分析，使測站的流量測驗得到了簡化，大大減輕了職工的工作量，提高了測站工作效率，同時大力推進了測驗工作改革，加快了水文現代化步代，促進水文工作更加與時俱進發展。

[1] SL 247—2012, 水文資料整編規范[S].

[2] SL 195—2015, 水文巡測規范[S].