水文资料成果合理性检验及纠错

赵子平，冯 持

（吉林省水文水资源局白城分局，吉林 白城 137000）

为了保证水文资料成果具有“完整性、连续性、准确性、可靠性”的定性、定量标准，除执行《水文测验规范》和《水文资料整编规范》外，还必须进行成果的合理性与规律性检验及异常施测成果存在质量缺陷进行纠正。

1 合理性检验

1）逐日平均水位表与逐日平均流量表关系的检验。

从逐日平均水位表与逐日平均流量表看出，稳定流时水位与流量是相应的。一般涨水流量大，落水流量小，最大流量比最高水位先发生，而最小流量与最低水位往往不相应，符合天然河流洪水特征。当运行的洪水遇特殊水情，如回水顶托、闸坝开启、决口等因素制约时，水位与流量关系会发生改变，水位与流量无关，此时流量与时间或其它水力因素相关。从物理成因看，最大比降、最大流速、最大流量、最高水位依次出现，见表1。

表1 大赉站、镇西站最高（低）水位与最大（小）流量及相应时间表

2）逐日平均悬移质输沙率表、逐日平均流量表及逐日平均含沙量表关系的检验。

水流紊动决定泥沙悬浮，重力作用决定泥沙不能悬移，悬移质含沙量沿垂线的分布自水面向河底增加的趋势，泥沙的粒径也是近河底的较大，向上逐渐变小，是水流紊动造成的。颗粒越细，垂线分布越均匀，越粗越不均匀。洪水期，泥沙来自流域表面的细沙多，故含沙量沿垂线分布较均匀，枯水期来沙少，且粗粒较多，分布就不均匀。含沙量在断面内的分布规律性较差，横向比垂向变化小，纵向变化，主要取决于比降、流量。含沙量随时间的变化，取决于流量的大小和水流侵蚀作用，流量变大，含沙量也应变大。含沙量与输沙率关系如同水位与流量关系一样，含沙量与输沙率是相应的。

输沙率、流量、含沙量三者之间关系：①Qs=Cs·Q，其中Qs—日平均输沙率，kg/s或t/s；Cs—日平均含沙量，kg/m3或g/m3；Q—日平均流量，m3/s，可以看出含沙量和流量的大小（水流侵蚀作用）决定了输沙率的大小。②最大含沙量比最大流量及最大输沙率通常早出现且相距时段较短，属水沙峰相应，当断面上游受某因素影响时最大含沙量出现很长一个时期后，最大流量和最大输沙率才发生，属水沙峰不相应，见表2。

表2 大赉站、镇西站最大断面含沙量、最大流量、最大日平均输沙率分析表

3）逐日水温表与冰厚及冰情要素冰摘表关系的检验。

水温变化是连续的，与冰厚、冰情、气温有关，太阳辅射、地表散热、水质的矿化度大小、地下水补给、冰川融化、暴雨等都会使水温升降。水温受气温影响最为明显，变趋势大体相同，除受人为排污带等影响外，结冰时趋近为零，这样水温的变化必然影响冰厚的发展。冰厚公式为：

式中：dg—冰厚，m；k—冰厚系数；∑(-t)—自秋季日平均气温稳定转负之日起算的累积日平均负气温，℃；t—气温，℃。

4）冰厚及冰情要素摘录表与冰情统计表及实测流量成果表关系的检验。

冰厚及冰情要素摘录表包括冰情、冰厚、冰上雪深、气温、水位等，而冰情统计表来源于冰情要素摘录表，显然是冰厚及冰情要素摘录表的一部分。实测流量成果表的冰情作冰摘时不可漏摘，除施测断面不同的冰情外，三类表的内容应一致。

5）实测流量成果表与实测悬移质输沙率成果表关系的检验。

垂线上的流速分布从水面到河底逐渐变小，呈抛物线型，还有水流因受脉动、回流等影响情况的个别例证，依垂线水深布设测点测速、采沙位置准确十分重要。施测流量时在测速垂线上采集水样，用公式计算出输沙率成果，所以流量的准确、沙线及水样点的合理，直接影响输沙率的精确。根据河流洪水特性合理布设流量测次、单样测次及输沙率测次才能满足推求沙量、流量的需求。实测悬移质输沙率与实测流量关系：Qs=Cs·Q，其中Qs—实测悬移质输沙率，kg/s或 t/s；Cs—断面平均含沙量，kg/m3或 g/m3；Q—实测流量，m3/s。

6）实测大断面成果表与实测流量成果表关系的检验。

实测大断面成果分析了河流河床的演变规律，水流浸蚀程度的不同，断面纵向、横向都要受到水流的冲淤甚至造成河流的改道，即河床的冲淤变化、河床沿程的改变等。大断面成果为精确施测流量、沙量，判定江河断流、断流水位，分析漏测水量否等提供可靠的理论依据。流量与面积关系（曼宁公式）：

Q＝1/n AR2/3S1/2。

式中：Q—洪峰流量，m3/s；A—过水断面面积，m2；R—水力半径，m；S—水面比降；n—河床糙率。

7）洪水水文要素摘录表、水库水文要素摘录表与逐日平均水位表及逐日平均流量表关系的检验。

二要素摘录表均来源于逐日平均水位表和逐日平均流量表，同时又验证摘录的合理性和规范性，是否摘取完整的洪水变化过程，即起涨、峰顶及落平的全过程。

8）逐日降水量表与降水量摘录表、时段最大降水量表（1）、表（2）关系的检验。

严格讲，降水量摘录表和表（1）及表（2）均来自于逐日降水量表，为不同的生产需要细划出降水量摘录表和表（1）及表（2）。逐日降水量表中，年最大一日降水量要小于或等于表（1）1 440 m in和表（2）24 h的降水量，降水量摘录表、表（1）及表（2）均反映了时段雨强及雨量。降水量摘录表能粗略的展示出表（2）的极值，4种描述降水状况表是相互匹配的，见表3。

表3 大赉、五棵树站时段（1 d）降水量对比分析表

9）逐日降水量表与逐日蒸发量表关系的检验。

由于自然地理地貌的影响，东北区域陆地上的年降水量小于年蒸散发量，当气温高、风速大时，蒸发量大，反之气温低时，蒸发量小。春秋两季风沙大，雨量又偏小，蒸发量自然大。白城区域降水时空分布不均，一般降水集中6—9月，自西向东降水偏大的自然规律。日有降水的蒸发量与日无降水的相比减小，年最大日降水量不能出现年最大日蒸发量。日蒸发量公式：

E=P+(h1－h2)

式中：E—日蒸发量，mm；P—日降水量，mm；h1，h2—上次和本次的蒸发器内水面高度，mm。另外逐日蒸发量表的初冰、终冰与冰情统计表的不同且不相关，见表4。

表4 大赉、洮南站年降水量与年蒸发量对比分析表

10）配套降水摘录表与逐日平均流量表关系的检验。

此降水摘录表以降雨补给为主的河流，即为小河水文站径流分析需要而做，不计起止时间，且起摘时间不能晚于洪水起摘时间，摘录时特别要求应与洪水相应的降水量，所以降水量的年分配与逐日平均流量表匹配、相应。

11）水位整编说明书（一）与逐日平均水位表关系的检验。

两项在测验和整编描述方面应一致，比如受洪水顶托、拦河坝、决口、冰塞及冰坝等影响水位及日期要详细说明。评定质量时因水尺零点高程变动原因不明等造成水位降级时流量必降级。

12）水位整编说明书（二）与冰厚及冰情要素摘录表、实测流量成果表关系的检验。

水位整编说明书（二）中“河流状况”与冰厚及冰情要素摘录表、实测流量成果表及冰情观测原始等必须一致，不可矛盾。

13）流量整编说明书与实测流量成果表和逐日平均水位表及逐日平均流量表关系的检验。

流量整编说明书中描写“最高（低）实测流量”应与实测流量成果表中最高、最低流量状况，受回水顶托等影响的流量测次、时间要相同；“年最高（低）水位”与逐日平均水位表要相同，另外，流量整编说明书中“推流方法”和定线说明等问题应与逐日平均流量表要一致。评定质量时因高水过程不满足定线推流及年、月极值等造成流量降级，沙量必降级。

14）悬移质输沙率整编说明书与逐日平均含沙量表和逐日平均流量表及实测悬移质输沙率成果表关系的检验。

悬移质输沙率整编说明书中描写“水沙峰相应”状况、测验问题等必须与逐日平均含沙量表及逐日平均流量表一致。实测最大单沙、实测最大断沙必须与实测悬移质输沙率成果表及施测单样原始数据统一，单沙断沙关系分析、插补、改正等与逐日平均含沙量表也应一致。评定质量时高沙向上延长超标等沙量必降级。

15）降水整编说明书与逐日降水量表和时段最大降水量表（1）及表（2）关系的检验。

降水整编说明书中“测验问题”，如欠准、串日、缺测等；“整编问题”，如改正、插补、分列、合并、不全应与逐日降水量表、时段最大降水量表（1）、表（2）相同。评定质量时影响表（1）时段数超标等降水资料必降级。

16）水位流量关系表与水位流量关系曲线校正表、3种检验及标准差计算表、系统误差计算表关系的检验。

本项4类表必须符合《水文资料整编规范》标准，且相关数据不可矛盾。

17）水温、冰凌、水面蒸发量、小河站资料综合等质量评定按《吉林省水文资料整编及测验质量评定细则》确认级别。

18）综合合理性检查图表与单站合理性检查图表关系的检验。

两检查图表是水文资料成果的纵向与横向分开的对照分析，检查资料成果的合理性、可靠性、连续性。综合合理性检查是相邻上下游站水位、流量、沙量、水温、降水量、蒸发量、径流量、输沙量等相关关系对照，而单站合理性检查是本站水位、流量、沙量、水温、冰凌、降水量、蒸发量、历年同类曲线等相关关系对照，是相互协调统一的。

2 纠错

1）原因分析。分析所有导致资料质量成果不合理的原因或影响因素。要认真、细致、严谨地查明最基础最主要的影响资料质量的因素并判定成因：实测存在问题，资料质量取决于实测过程的完成，是否按《水文测验规范》操作，对不准确、不正确和不合理的资料是合理性检查的主要对象；发生特殊水情、沙情时要按《水文资料整编规范》对资料进行合理处理；水文资料成果间不能矛盾且应统一。

2）解决办法。根据实测资料用理论分析或通过关联要素逐一排查，查明导致成果不合理的基础原因或影响因素。针对查明的原因或影响因素提出合理的解决办法。采纳解决办法或方案后，再分析成果的合理性、可靠性。

3）理论分析。资料成果质量定级时，必须审查从原始资料到整编成果的理论分析和解决办法，有充分的理论依据。

4）评定总结。确定水文资料质量级别，用整编发现的问题，找出差距和薄弱环节，切实真正地改进测验工作，提升成果质量，才是纠错的目的。

［1］水利电力部水利司主编.水文测验手册［R］.1975.

［2］水利电力部水利司主编.水文测验手册［R］.1980.

［3］中华人民共和国水利部.水文资料整编规范［S］.2000.

［4］吉林省水文水资源局.吉林省水文资料整编规范质量评定细则［R］.2003.

［5］河海大学.水文勘测与整编［M］.1988.

［6］河海大学.陆地水文学［M］.1988.

［7］河海大学.径流形成原理［M］.1988.