淺析蓮花口水文站水位級(jí)劃分

□李軍生

水位級(jí)劃分是河道流量測(cè)驗(yàn)中十分重要的環(huán)節(jié)，是制定流量測(cè)驗(yàn)方案的重要基礎(chǔ)工作。根據(jù)《河道流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》（GB50179-93）中給出的方法結(jié)合實(shí)際，并考慮當(dāng)?shù)氐乃奶匦浴庀筇卣鞯确矫骒`活運(yùn)用，合理劃分水位級(jí)，從而制定相應(yīng)的流量測(cè)驗(yàn)方案。此文以蓮花口水文站為例探討水位級(jí)的劃分方法。

1.基本情況

蓮花口水文站是滏陽(yáng)河控制站，平原河道站，位于河北省永年縣廣府鎮(zhèn)蓮花口村，1959 年設(shè)站。此站為一個(gè)水利樞紐，擔(dān)負(fù)著收集水文資料和永年洼及下游的防汛任務(wù)，位置十分重要，流量測(cè)驗(yàn)精度為一類。此站的河流特性為：河床穩(wěn)定，無(wú)沖淤變化，受人工控制，水位流量關(guān)系穩(wěn)定。

蓮花口水文站為一類精度站，按照《河道流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》（GB50179-93）（以下簡(jiǎn)稱《流量規(guī)范》）規(guī)定一類精度站水位級(jí)的劃分可采用年特征值法，二、三類精度站可采用典型年法。下面分別采用年特征值法和典型年法對(duì)此站的水位級(jí)進(jìn)行劃分，比較分析。

蓮花口水文站設(shè)站后，測(cè)流斷面幾經(jīng)遷移，考慮到系列資料的一致性，此次計(jì)算分析采用1980 年至2007 年共28 年的系列資料，主要水文特征值見(jiàn)表1。

2.采用年特征值法劃分水位級(jí)

2.1 規(guī)范規(guī)定

《流量規(guī)范》規(guī)定：對(duì)于一類精度的水文站，水位級(jí)的劃分可采用年特征值法，并應(yīng)符合下列規(guī)定：一是根據(jù)測(cè)站各年瞬時(shí)最高水位ZM，計(jì)算頻率和繪制頻率曲線，當(dāng)頻率P 為90%時(shí)，其對(duì)應(yīng)的水位，為高水位。二是根據(jù)測(cè)站各年瞬時(shí)最低水位Zm，計(jì)算頻率和繪制頻率曲線，當(dāng)頻率P 為10%時(shí)，其對(duì)應(yīng)的水位，為低水位。三是根據(jù)測(cè)站各年日平均水位Z 計(jì)算頻率和繪制頻率曲線，當(dāng)頻率P 為50%時(shí)，其對(duì)應(yīng)的水位為中水位。

2.2 資料情況及水位級(jí)劃分

采用1980 年至2007 年28 年的系列資料，根據(jù)年特征值法頻率計(jì)算的規(guī)定，統(tǒng)計(jì)各年的瞬時(shí)最高水位、瞬時(shí)最低水位和日平均水位，計(jì)算頻率和繪制頻率曲線，來(lái)確定相應(yīng)的水位級(jí)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

2.3 存在問(wèn)題

蓮花口水文站屬平原河道站，受人工控制，河道流量的年際年內(nèi)變化較大。在采用年特征值法進(jìn)行水位級(jí)劃分計(jì)算時(shí)，是采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行頻率計(jì)算，選取的28 年的資料中，有25年的最低水位是河干，無(wú)法進(jìn)行中、低水位的頻率計(jì)算。可以看出，采用年特征值法劃分水位級(jí)不適用于該站。

3.采用典型年法劃分水位級(jí)

《流量規(guī)范》中規(guī)定一類精度水文站的水位級(jí)劃分可采用年特征值法，但對(duì)此未做硬性規(guī)定，因此在用此方法劃分水位級(jí)不可行的情況下，結(jié)合實(shí)際情況，采用典型年法對(duì)該站的水位級(jí)進(jìn)行劃分。

3.1 規(guī)范規(guī)定

《流量規(guī)范》規(guī)定：對(duì)于二、三類精度的水文站，水位級(jí)的劃分可采用典型年法，并應(yīng)符合下列規(guī)定：一是根據(jù)測(cè)站各年汛期總水量Wf計(jì)算頻率和繪制頻率曲線，當(dāng)頻率為10%、50%、90%時(shí)，其對(duì)應(yīng)的汛期徑流量的相應(yīng)年份，為豐、平、枯水典型年。二是根據(jù)3 個(gè)典型年的汛期逐日最高水位Z'm計(jì)算頻率和繪制頻率曲線，當(dāng)頻率p 為10%、50%、90%時(shí)，其對(duì)應(yīng)的水位，為高、中、低水位。

3.2 資料情況及水位級(jí)劃分

采用1980 至2007 年28 年的系列資料，根據(jù)典型年法規(guī)定，經(jīng)過(guò)頻率計(jì)算確定1995 年為豐水年，2004 年為平水年，1992 年為枯水年。分別采用汛期6～9 月份流量資料和7～8 月份流量資料進(jìn)行頻率分析，確定對(duì)應(yīng)頻率為10%、50%、90%的相應(yīng)流量，其對(duì)應(yīng)的水位為高、中、低水位，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表1 蓮花口水文站主要水文特征值表（1980 年—2007 年） （單位：水位，m，流量，m3/s）

表2 蓮花口水文站采用年特征值法劃分的水位級(jí)成果表 （單位：水位m，流量m3/s）

表3 蓮花口水文站采用典型年法水位級(jí)劃分成果表 （單位：水位m，流量m3/s）

經(jīng)過(guò)對(duì)3 個(gè)典型年汛期的6～9 月份和7～8 月份的流量資料頻率計(jì)算，劃分出的水位級(jí)可以看出：兩個(gè)系列劃分的水位級(jí)高水相差不大，6～9 月份流量資料系列劃分出的中低水位級(jí)偏低，特別是低水，流量?jī)H為0.350m3/s，比河床最低處僅高0.12m，不符合實(shí)際情況，從1980 年至2007 年水位資料中，低水水位幾乎沒(méi)有出現(xiàn)，不合理。究其原因一是該站受人工控制，河道流量的年際年內(nèi)變化較大，二是本區(qū)域的降水主要集中在7～8 月份，6 月份和9 月份的徑流量接近平水期，把6 月和9 月份流量一并進(jìn)行頻率計(jì)算分析，使得資料的代表性不強(qiáng)。

根據(jù)《流量規(guī)范》的規(guī)定，流量測(cè)次的布置原則是：水文站一年中所測(cè)次數(shù)，必須根據(jù)高、中、低各級(jí)水位的水流特性、測(cè)站控制情況和測(cè)驗(yàn)精度要求，掌握各個(gè)時(shí)期的水情變化，合理地分布于各級(jí)水位和水情變化過(guò)程的轉(zhuǎn)折處。根據(jù)這個(gè)原則，采用7～8 月份流量資料系列劃分出的水位級(jí)，比較符合實(shí)際情況。采用年特征值法和典型年法劃分出高水水位相差不大，說(shuō)明采用典型年法7～8 月份流量資料劃分的水位級(jí)可行。據(jù)此可以確定此站的高、中、低水位級(jí)，進(jìn)而確定各水位級(jí)的流量測(cè)驗(yàn)方案。

4.結(jié)論及建議

水文站劃分水位級(jí)的目的是根據(jù)不同的水位級(jí)，來(lái)編制相應(yīng)的流量測(cè)驗(yàn)方案，以便選擇相應(yīng)的測(cè)流方法，據(jù)此可以使水文站的工作有層次、合理布置流量測(cè)次及快速搶測(cè)洪峰，以期達(dá)到收集水文資料、滿足防汛抗旱的需要，同時(shí)又能減少工作量，滿足設(shè)站目的和測(cè)驗(yàn)精度要求。

對(duì)于徑流量年際年內(nèi)變化大河流，且受人工控制、河床穩(wěn)定、經(jīng)常出現(xiàn)河干情況的河道，采用年特征值法進(jìn)行水位級(jí)劃分不太適合。

采用典型年法進(jìn)行水位級(jí)劃分時(shí)，不僅要考慮設(shè)站目的、測(cè)驗(yàn)精度，還要考慮當(dāng)?shù)氐乃摹庀筇卣鳎话銥榻邓⒑樗袝r(shí)期，此次計(jì)算分析選取的是7～8 月份徑流量資料，資料的代表性較好，劃分出的水位級(jí)比較符合實(shí)際情況。□