虎山水文站水位流量关系单值化分析

桂 笑，胡 婷，江 鹏

（江西省景德镇市水文局，江西 景德镇 333000）

实行水文巡测，全面整合水文资源，基层水文站人员闲置时间得到合理利用，生产积极性显著提高，生活设施深入改善，生产工作井然有序，职工队伍业务水平和业务技能不断提高，将有力地推进水文事业的现代化进程，是水文事业发展的一项改革与创新。通过对水文站测站特性及巡测分析，探索水文测验方式方法，有利于解放劳动生产力，提升水文监测能力，提高水文测验质量，水位流量关系单值化是常见复杂的水位流量关系处理的一种方式，主要的方法有水位后移法、校正因素法、落差指数及定落差法等。虎山水文站中高水水位流量关系受洪水涨落影响呈逆时针绳套关系，为了获取有效的整编资料，一直采用固守断面，年复一年的进行施测，任务重，困难大，为了减少测验任务，提高工作效率，减轻测验困难，对虎山站水位流量关系进行单值化分析十分必要。

1 基本情况

1.1 流域概况

饶河位于江西省东北部，为江西五大河流之一。乐安河与昌江在鄱阳县姚公渡汇合后称之为饶河。它发源于皖赣交界婺源县五龙山，位于东经111°03′，北纬29°34′。乐安河为饶河分段河流，流域面积8 820km2（含浙江省境内面积262km2），河长280km；饶河流域形状呈鸭梨形，地形东北高而西南低。

1.2 虎山水文站概况

虎山水文站建于1952年4月。东经117°16′，北纬28°55′，位于江西省乐平市鹭鸶乡石里村。集水面积6 374km2。测验项目包括降雨、水位、流量、蒸发、悬移质含沙量，属一类精度水文站，资料系列自1953年至今，下辖塔前、南京店、横路、礼林、湾头、大坑等6个雨量站。

测验河段顺直，长约300m，上游约200m处有一大弯道，下游1 500m处有急滩，下游700m处有一深潭，深潭上游有一石嘴伸入河心，附近有一沙洲，对本站低水起控制作用。左岸有一大沙洲，且逐年增高并向下延伸，水位低于23.50m时有回流，靠岸边有死水区，当水位大于27.00m时，左岸漫滩宽度为270m，流速仪测流断面（缆道测流断面）在基本水尺断面上游60m处。断面右岸为岩石，左岸为沙石，河床基本稳定。水面宽变幅300m。水流方向自南向北。

洪水来源为上游降水；一次洪水过程2～3d，洪峰持续时间2～3h，具有暴涨暴落山区河流特性；洪水一般为单峰型，间断性暴雨时也会出现复式或连续多个复式峰型；水位流量关系低水为临时曲线，中高水主要受洪水涨落影响，表现为逆时针绳套关系。目前整编方法采用临时曲线和连时序法。

2 单值化分析

2.1 分析资料选用

根据《水文巡测规范SL-195-2015》[1]第4.2.6条规定，应选用近5年资料进行分析，为了提高资料系列代表性，故本次分析采用2011年、2014～2018年6年实测资料，该资料可靠，精度高，实测最高水位31.18m，最低水位18.41m，占历年水位变幅（12.77m）的100%，各年测验及整编情况见表1。

2.2 分析方法

虎山水文站受洪水涨落影响，水位流量关系曲线呈逆时针绳套曲线，本次分析采用抵偿河长法中的本站水位后移法进行单值化分析。即用本站实测流量与本站测流平均时间后移一个时段的水位建立关系，使绳套曲线转化为单一的水位流量关系曲线。后移时间T为洪水波在抵偿河长L的传播时间Γ的1/2，即T=Γ/2[2]。

2.3 后移时间确定

（1）后移时间初值。在历年水位流量关系图中，选取几个具有代表性，涨落率较大的测点，量出各测点距离稳定的水位流量关系曲线的水位差值，除以相应的涨落率得到水位后移时间，初步确定后移时间为20～30min。

（2）后移时间确定。分别选取20、25、30min三个后移时间，点绘各次绳套曲线，对复式绳套分开处理，共33个绳套，分别用20、25、30min作为后移时间，以测量平均时间后移后的水位与实测流量建立关系，点绘水位流量关系曲线及定线，进行曲线检验三检，计算标准差及系统误差计算结果见表2。

根据上述计算结果，分别统计各后移时段误差指标见表3。从表3中可以看出后移30min单值化曲线定线误差，符合《水文巡测规范SL-195-2015》4.5.2条规定，说明虎山站水位后移30min，可以采用单值化关系线。

3 定线推流

3.1 整编定线

将各年实测流量成果表中相应水位后移30min，重新整编定线，定线情况见表4。从表4中可以看出单值化后临时曲线条数与原整编条数基本一致，推流时段数锐减，水位后移30min后虎山水位流量关系标准差均小于《水文资料整编规范》（SL 247—2012）[3]中关于曲线定线要求。

3.2 不同时段径流总量误差计算

（1）年、汛期、低枯期径流总量。分别计算年、汛期、低枯期后移前后径流总量，并进行误差分析，低枯期径流总量为水位小于20.50m时径流量，汛期径流总量采用年总量减去低枯期总量计算而得，结果见表5。表5中结果均符合《水文巡测规范SL-195-2015》4.5.3、4.5.5条规定。

（2）一次洪水径流总量。挑选各年所有原整编绳套曲线推流时间作为次洪总量计算时间，共35次洪水过程，分别计算后移前后一次洪水径流总量，并进行误差分析，结果见表6。表6中结果均满足《水文巡测规范SL-195-2015》4.5.3条规定。

表1 虎山水文站历年流量测验及整编情况统计表

表2 虎山水文站历年各后移水位流量关系曲线定线指标成果表

表3 各后移时间水位流量关系误差统计表

表4 虎山水文站单值化定线情况

表5 不同时段径流总量误差统计表

表6 一次洪水径流总量误差统计表

4 结语

根据上述分析结果，虎山水文站水位流量关系可采用水位后移法进行单值化处理，原测验方案中中高水按过程布置测次，可改成水位级布置测次。根据此方法将所用6年资料进行精简测次分析，详见表7。

从表7中可以看出，各年均能大幅度降低洪水流量测验次数，最高占总洪水次数66.1%，最低占总洪水次数48.4%，平均减少总洪水次数的56.1%，大大减少了虎山水文站流量测验任务，同时降低了夜间测流的概率，极大增强了虎山站流量测验安全系数。为更好的开展测区的其他测验任务节省了人力物力，体现了用最少的流量测次获取最有效的水文资料的现代水文监测思路，在将来的工作中应继续加强水文站测站特性分析，优化测验方案，为水文现代化发展提供助力。

表7 洪水流量测验精简次数分析