石泉電站發電流量與石泉水文站實測流量對比分析

喻 林

（安康水文水資源勘測局，陜西 安康 725000）

0 前言

石泉水文站建于1953年，屬國家一類水文站，控制流域面積23805 km2,承擔著向國家防總、省防總等報汛任務。該站既是石泉水庫的出庫站，又是喜河水庫的入庫站。石泉水庫大壩到水文觀測斷面間的左岸有饒峰河匯入，流域面積399 km2,占石泉水文站控制流域面積的1.6%，98.6%的流域面積為水庫所控制。

石泉水文站基本斷面上游約1.2 km建有石泉水電站；下游40 km有喜河水庫，2006年6月建成蓄水發電，水庫無汛限水位，正常高水位362.05 m左右。石泉水文站觀測斷面最低河床高程為358.07 m,喜河電站運行后，石泉水文站測驗斷面受到不同程度變動回水的影響，主要是在石泉電站不開閘門的情況下，當喜河水庫回水至359.50 m以上時，測驗斷面開始淹沒，斷面上就沒有流速，水位沒有代表性，但是石泉電站發電流量值與斷面實測流量值有相應關系。依據石泉水文站12年間的資料記載，測驗斷面變動回水影響時間都在280天以上，自然河道水位~流量關系已經沒有了，給水文資料的收集、報汛、整編工作帶來一定的難度；通過石泉電站發電流量與石泉水文站實測流量對比分析，用水庫發電流量“連實測流量過程線法”進行流量資料整編，改進整編測驗方法，提供技術應用。

1 石泉水文站概況

漢江為長江最大的支流，發源漢中市寧強縣，由西向東流經陜西、湖北兩省，在漢口龍王廟匯入長江。全長1577 km, 流域面積15.9萬km2。石泉水文站為漢江干流重要控制站，上游設有洋縣水文站，下游設有安康水文站，洋縣至石泉水文站區間有較大支流酉水河、金水河、牧馬河、子午河匯入，分別設有酉水街、金水、西鄉、兩河口水文站。石泉水文站的水量基本來源于上游約1.2 km處石泉水電站泄洪及發電放水；石泉水庫集水面積23400 km2，測驗斷面完全受水庫電站控制；水文站測驗河段基本順直，斷面最大寬度為400 m,河床砂礫石組成，其上約0.6 km為石泉大橋，上游約0.9 km有饒豐河匯入漢江，監測斷面至大橋間有沙洲形成，低水主流分兩側形成，當流量在4300 m3/s以上時沙洲淹沒，主流在河道中部；水文監測斷面下游約1.5 km受到河槽控制（卡口），斷面沖淤變化較小，測驗斷面控制良好，具備了測站控制必要條件。

2 石泉站水位~流量關系特點

石泉水文站的水位~流量關系曲線主要受下游測站控制的影響，依據多年收集的整編資料成果，在沒有修建喜河水庫之前，斷面水位的代表性非常良好，不同級的相應水位與實測流量關系為臨時曲線和繩套曲線，依據逐日瞬時水位推求逐日瞬時流量，從而計算出石泉水文站斷面的年徑流；2007年下游喜河水庫建成的發電，低水受上下游水庫變動回水影響，水位沒有代表性，測驗斷面無法建立水位~流量關系曲線，依據2007年~2018年的資料整編成果，逐日瞬時水位無法推求逐日瞬時流量，目前采用臨時曲線法與連實測流量過程線法推求瞬時流量，計算年徑流。

3 采用實測流量成果的資料

采用2007年~2018年石泉水文站實測流量成果和石泉電站發電流量資料，對比分析這12年間中低級別的石泉電站發電流量與石泉水文站的相應實測流量資料作為分析統計的資料依據，滿足分析應用的要求，且統計計算整理出發電流量與相對應的石泉水文站相應實測流量，建立相應的流量關系線圖。

4 對比分析流量關系

4.1 計算實測流量及發電流量相應關系

采用12年間不同中低級別的石泉站實測流量成果與石泉電站發電流量數據進行相關分析計算，計算結果見表1（x為實測流量，y為發電流量）。

表1 參數統計表

實測時間x流量（m3/s） 流量（m3/s）實測時間y x y相關系數r 回歸方程式2017031610:21 119 122 2018022408:30 206 201 0.98 y=1.0575x-135 2017040514:21 378 374 2018041908:42 484 488 0.98 y=0.9104x-96.7 2017060309:24 642 647 2018062109:51 654 650 0.98 y=1.1013x-94.8 2017070119:27 359 354 2018083008:54 244 251 0.99 y=1.0581x-105 2017081009:27 379 375 2018102307:24 365 359 0.97 y=0.8687x-132 2017103114:06 470 466 2018110809:54 110 114 0.99 y=1.0438x-187 2017112010:03 242 239 2018122509:36 449 442 0.98 y=0.943x-187

4.2 石泉水文站實測流量與發電流量相關關系建立

根據石泉水文站相應實測流量和電站發電流量，分別點繪不同級別流量相關圖及相應流量相關圖，按照關系線的要求和方法，確定關系線的原則，定出流量相應關系曲線，且按要求±10%的誤差統計標準定出外包線，流量關系見圖1。

圖1 發電流量與水文站流量相關圖

4.3 流量相關線精度的確定

依據國家水利行業標準《水文資料整編規范》（SL 247-2012）的規定標準，實測流量按照水文計算公式確定，電站發電流量則是通過水利水電工程力學計算公式求算出來的結果，按照水力因素關系確定線精度要求，確定流量精度成果：系統誤差和隨機誤差都嚴格標準執行，在允許±10%誤差范圍內。

4.4 流量分析相應結果

1）相應流量均值：由表1得知，發電流量值與水文站實測流量值都是實際計算值，相差最大值21 m3/s，僅為2.2%，分析計算出相應流量很接近，都在允許誤差范圍之內。

2）流量曲線相關圖：12年間單次流量對照相關系數r均在0.96～1.00間，依據水文統計學計算，建立存在的流量相關關系圖，相關系數r=0.99，從而建立了石泉水文站實測瞬時流量與發電瞬時流量間直線相關關系，用連實測流量過程線法推求瞬時流量。

3）統計回歸方程計算：按照水文統計學計算原理，在相應流量關系直線的結論上，即石泉發電流量略小于水文站實測流量，最大偏小值為2.6%，可以直接應用發電流量推求斷面瞬時流量。

4.5 相應流量關系曲線的檢驗和誤差評定標準

根據圖1、表1可知，相應流量148個相關點有147個相應流量點都在±10%外包線內，相應流量相關點99.3%都在允許誤差范圍內。根據《水文資料整編規范》要求進行精度分析、標準差計算以及符號檢驗、適線檢驗和偏離數值檢驗，分析結果見表2。

表2 相應流量關系曲線檢驗及誤差評定表

由表2可知，經過三項檢驗合格，標準差在允許范圍之內，相應流量相關資料符合《水文資料整編規范》國家一類水文站的精度要求，資料可靠應用。

5 結論

1）通過計算分析，石泉水文站實測流量與石泉電站發電流量基本接近。相應流量關系99.2%都在范圍之內，確定石泉水文站實測流量與電站發電流量有著緊密的直線關系。按照水文學統計分析計算，水文站實測流量大于出庫流量1.7%，出庫流量可以直接應用。

2）根據水文計算，通過流量對比分析計算確定，石泉電站發電流量則是通過水利水電工程力學計算公式求算出來的結果，按照水力因素計算關系確定線精度標準，再計算確定的發電流量曲線穩定性，達到資料應用標準。

3）依據石泉水文站，自2007年至今（2018年）的實測流量與石泉電站發電流量的相關關系，石泉水文站實測流量完全受石泉電站發電調節控制以及受喜河水庫變動回水影響，水位~流量沒有關系，水位沒有代表性；而通過本站實測流量與石泉電站發電流量對比分析，其相對誤差均在2.55%以內，石泉水文站“流量對比分析的成果”在長達12年的應用之吻合。因此，石泉水文站可直接采用石泉電站發電流量，通過連實測流量過程線法進行流量資料整編，并在實際工作中進行應用，石泉水文站的實測流量項目可停測，或間測校核石泉電站的發電流量，在水文測驗工作中進行巡測、監測應用。