淺析流量比測對水文資料一致性分析的應用

李歡麗

(新疆伊犁水文勘測局，新疆 伊犁 835000)

1 概述

種蜂場水文站始建于2004年6月，主要測驗項目有水位、流量、懸移質泥沙、水質、水溫、氣象、降水、蒸發，冰情等。該站測驗河段較為順直，河床由卵石和砂礫石組成，左右岸為廢棄的舊橋墩，流量測驗斷面在基本水尺斷面下游70 m處。2020年基本水尺斷面遷至原基本水尺斷面下游40 m處，如圖1所示。

圖1 種蜂場水文站測驗斷面示意圖

該站斷面采用85基準基面，在汛前、汛后分別對新、舊斷面進大斷面測量工作，如圖2所示，從圖中可得知，原測驗斷面為窄深式矩形河槽，現測驗斷面已發生變化[1]，屬于寬淺式河槽。由于該站新、舊測驗斷面的遷移距離較近，測驗斷面形狀已經發生變化，因此，測驗斷面的變化可導致水文資料的一致性發生改變。

圖2 新、舊斷面實測大斷面圖

2 流量比測

該站同時在新、舊斷面收集水文資料一年，水位均采用直立式水尺觀測，每日按時進行人工觀讀水位并與雷達水位計進行校核。流量均采用EKL-3型全自動電動纜道，采用流速儀0.6一點法測速。在測驗河段、河床特性均相同，水位、流量的測驗設備、測驗設施、測驗條件均一致的情況下，對新、舊斷面水位、流量嚴格按照《水文測驗整編規范》要求進行定線整編，推出各月流量與年徑流量大致相等，因此，在同等條件下可得出：Q(舊斷面)≈Q(新斷面)，根據曼寧公式即：A(舊斷面)1/nR2/3S1/2≈A(新斷面)1/nR2/3S1/2

由于斷面遷移較近，可判定斷面糙率、比降、水力半徑相差不大，采用數理學統計方法，對測站新、舊斷面面積進行統計，如表1所示，算出新、舊斷面相對誤差，利用均值、標準差進行分析，可得出新、舊斷面面積誤差屬于正態分布，數據分布集中，如圖3所示。

表1 新、舊斷面面積誤差統計

圖3 新、舊測驗斷面面積正態分布圖

綜上所述，在同等條件下，收集新舊斷面的實測流量資料及水位觀測數據，繪制汛期逐時水位過程線圖，由圖4所示，從圖中可以看出，新舊斷面水位過程線起伏變化一致，以上足以說明新斷面水位觀測合理，斷面位置合適，水位代表性好，能夠控制完整的水位變化過程，保證了水文資料的可靠性。

圖4 新、舊測驗斷面逐時水位過程線圖

3 水文資料一致性分析的應用

由以上資料分析可對新、舊測驗斷面面積建立相關關系，如下圖5所示：該站新、舊測驗斷面面積相關性非常好，R=0.99，可提出利用公式可互推出新、舊斷面的面積、反查出水位，進而推出斷面流量的方法，為水文資料序列[2]的一致性[3]提供有力依據。

圖5 新、舊測驗斷面面積相關關系圖

當新斷面收集資料年限n<16 a時，利用公式X=(y+0.877 1)/0.968 8可得出舊斷面的面積，進而查出相應的水位、流量，對舊斷面水文資料進行延長。

當新斷面收集資料年限n>16 a時，利用公式y=0.968 8x-0.877 1可得出新斷面的面積，進而查出相應的水位，流量，對新斷面水文資料進行延長。

此方法一方面可對測站實測流量數據進行合理性檢查，另一方面，通過流量比測關系可提出新、舊斷面面積相關，利用公式可對水文資料的一致性[4]提供了理論依據，對水文資料的序列性分析有很重要的指導意義，同時為水文資料的合理性、一致性、可靠性提供重要的理論支撐。

4 結語

本文以種蜂場水文站為例，結合該站河流測驗特性和斷面布設情況，以實測資料為基礎，綜合考慮河流變化規律、測驗設施設備等因素進行分析，分析結果提出，在各類測驗的同等條件下，如測驗斷面發生遷移，通過流量比測資料，建立新、舊測驗斷面面積關系可保證水文資料的一致性，在對水文資料一致性分析、水文水資源研究有廣泛的應用，此方法是有效可行的。