张村驿（二） 水文站流量巡测分析

刘 意

陕西省延安水文水资源勘测局，陕西延安 716000

1 测站基本概况

张村驿水文站设立于1952年7月，初设时为水位站，1956年9月改为水文站，1958年1月断面上迁1.5km，改站名为张村驿 （二）站。位于陕西省延安市富县张村驿镇旗杆沟村，系黄河流域北洛河水系葫芦河重要控制站。葫芦河是北洛河最大一级支流，发源于甘肃省华池县川家岔，别名华池水。流域内除上游和下游部分地区植被较差外，其余大部分为茂密森林和梢林，水土流失较微，属半干旱半湿润地区。该站控制集水面积4715km2，距河口距离72km，属国家重要水文站。测验项目有水位、流量、泥沙、降水、蒸发等。

2 测站水文特性及测验河段情况

该站处于葫芦河中游，控制断面以上流域处于子午岭林区，植被较好，产流较少。洪水多由暴雨形成，峰型肥胖，历时较长。历年水位流量关系线多呈单一线，洪水含沙量较小，水、沙峰过程基本同步，峰型相似。多年平均降雨量589.3mm。自建站以来最大洪水发生在1996年8月1日，实测最高水位930.66m，相应最大流量1210m3/s，接近二百年一遇洪水。多年平均流量3.27m3/s；多年平均径流量1.006×108m3。

张村驿 （二） 站测验河段顺直，系窄深河槽，断面呈“U”型，水流平缓。基上250m处为急滩，基下300m处有川口支流自右岸汇入，基下约350m处修建跨河大桥一座。观测房位于断面左岸，右岸为农田，高水右岸发生漫滩，主流基本稳定，河床由砂砾石组成，两岸多水草。测验河段布设基本水尺断面兼流速仪测流断面及浮标测流中断面，上、下浮标断面间距170m。

3 水位流量关系分析

3.1 资料的选用

张村驿（二） 站历年水位流量关系线呈多条临时单一曲线，每年定线推流的成果均经过复审和汇编，已刊印成水文年鉴。根据 《水文巡测规范》的要求，对分析实行巡测的水文站流量资料各项误差所需资料，应符合下列规定：（1） 应有5年以上连续的资料系列，并宜包括丰、中、低水年和不同水情资料；（2）在各水位级内用于计算误差样本不宜少于30个。此次预选取近10年的资料进行分析，但由于近年来除2013年发生过较大洪水外，其余年份出现的洪水较小，水位流量中高水点据分布较少，因此选取1995～2016年的资料进行分析。

将1995～2016年的年径流量按从小到大的顺序进行排序，与多年平均径流量进行比较，1996、2003、2014年为偏丰水年；2013年为特丰水年；1998、2010、2012年为中水年；其余年份为枯水年份。其中，1996年实测最高水位930.66m,为建站以来最高水位，2005年最低水位924.85m，接近历年最低水位，实测水位变幅为5.81m，占历年水位变幅6.16m的94.3%。选取的资料包括了丰、中、枯水年份各年的实测流量成果、水位流量关系图、水位流量过程线等资料，且资料系列连续、完整。

3.2 资料单值化分析

将1995～2016年所有的实测流量点据点绘在同一张图上进行综合分析，当水位在926.50m以上时水位流量关系点据变化趋势一致，呈一条单一曲线，水位在926.50m以下时水位流量关系点分布相对散乱，水位流量关系合成一条综合线比较困难，其流量相对误差也超出了《规范》 要求。因此，将水位在926.50m以下的低水时水位流量点不参加定线，只将每年水位在926.50m以上的中高水点据进行综合分析，找出中高水的水位—流量规律，并通过各年中高水点子中心位置，定出一条历年综合线。历年中高水综合水位流量关系如图1所示。

图1 历年中高水综合水位流量关系

在定线过程中，发现2013年50次流量180m3/s，52次189m3/s，60次212m3/s，61次148m3/s，偏离多年点群趋势，单点相对误差较大。经分析，2013年由于洪水溢出河槽后，水漫农田，形成了漫滩，且当时漫滩地作物茂盛，致使过水面积减小，糙率加大，从而使水位流量关系点子左移，同级水位相应流量与历年对照略偏小，但线型走势与历年对照趋势一致，因此，将这4个点去掉。最终参与定线的样本总数为90个，经过多次线型的调整，关系点据密集分布呈带状，并无明显偏离，且80%以上的关系点据与关系曲线的偏离相对误差在±8%以内，符合《水文资料整编规范》补充规定中单一线的单点定线精度指标“二类精度水文站75%以上的点子与关系曲线的偏离相对误差限度中高水不超过±8%”的要求。

3.3 关系线系统误差和随机不确定度分析

将综合水位流量关系曲线用南方片水文资料整编系统进行曲线符号、适线、偏离数值三项检验，张村驿 （二） 站为二类精度水文站，经检验，其随机不确定度为13.8%，其结果符合 《水文巡测规范》规定的单一线法定线允许误差14%的指标要求；系统误差的绝对值为0.1%，小于 《水文巡测规范》 规定的系统误差2%，检验通过。

3.4 时段总量的推流误差分析

从分析年份中选取每年中高水的洪水过程，用综合关系曲线推流，即当水位在926.50m以上时用当年的水位在历年综合关系线上查读节点推流，水位在926.50m以下时，用当年的水位流量关系线节点推流，推算出中高水一次洪水过程的时段径流总量，并与当年的整编成果进行比较，计算其单值化前后的相对误差，以此来检验综合曲线的合理性和适用性。

在进行相对误差计算时，1997、2000、2006、2008、2011、2012、2015年未出现926.50m以上的中高水，无法参与分析计算。从误差统计情况来看，运用单值化综合曲线推求的一次洪水总量与原定关系线推求的一次洪水总量相对误差指标均在规范允许范围内。

4 资料分析结果

经过以上分析，张村驿 （二） 站水位在926.50m以上的中、高水时呈单一趋势，通过对综合关系线进行误差检验及水位在926.50m以上时采用综合关系线推流，各项误差指标均在《规范》规定范围内，说明该分析方法合理可靠，满足《水文巡测规范》实行巡测的技术要求，水位在926.50m以上时的流量测验可按单一线实行巡测。但此次分析中，高水样本数偏少，缺乏大洪水部分的资料的关系线与验证，今后的工作中，还需继续积累资料，进一步通过实测流量和关系线线查流量对综合关系线进行验证修订。

5 巡测条件分析

张村驿站地处张村驿镇，交通、通信便利，国道富张路、青兰高速穿境而过。该站距离茶坊巡测中心站37km，乘车沿青兰高速约30min左右即可到达；且电信、移动、联通网络已全面覆盖，通信方式有程控电话、移动电话、网络等可供选择。

测站现有的测流设施主要是闭口式吊箱缆道，一般采用吊箱流速仪施测，正常情况下平水期10d左右测一次流，洪水期适当加密测次，测流时间30～50min左右，一般需2～3人；高水时流速仪施测困难时多采用浮标法施测。测站现有雷达水位计和自动遥测雨量计，水位和雨量可应用水情GPRS自动报汛系统实时在线传输。河道安装有视频监控设施，可随时监测河道变化情况。

6 分析结论及建议

通过以上对张村驿（二） 站水位流量关系的初步分析，并结合该站测站情况、水流特性、交通、通信条件等综合考虑，建议本站今后的流量测验可采用巡测、驻测结合的方式，合理布置流量测次。非汛期降雨少，流量较小，测流次数也少，流量基本定期在10d左右测一次流，符合巡测条件，可实行巡测。汛期由于洪水涨落较快，预见期很难预测，且道路容易受洪水阻隔，测验时机较难把握，采用巡测对高水资料的收集有一定影响，故采用驻测方式较为稳妥。流量测验次数可进行精简，按水位级适当布置测次，全年不少于15个测点，并控制低水测次的质量，提高低水流量的测验精度。

7 结语

通过对张村驿（二） 站流量测验的巡测分析，使测站的流量测验得到了简化，大大减轻了职工的工作量，提高了测站工作效率，同时大力推进了测验工作改革，加快了水文现代化步代，促进水文工作更加与时俱进发展。

[1] SL 247—2012, 水文资料整编规范[S].

[2] SL 195—2015, 水文巡测规范[S].