浅谈水文资料整编合理性分析

2011-04-01白莉东

地下水 2011年4期

白莉东

(陕西省水文水资源勘测局，陕西西安 710068)

水文资料整编是水文计算的基础工作，它的质量直接影响防汛抗旱、水利工程建设、水资源管理、水环境保护以及与水有关的经济建设和社会发展等，因此必须保证水文资料整编成果质量。合理性分析是提高水文资料整编成果质量的重要环节，随着水文资料整编全面实现电算化，数字性的错误越来越少，合理性分析显得越来越重要。合理性分析通常分为单站合理性分析和综合合理性分析，通过合理性分析:一是可以发现整编成果中存在的问题;二是可以对测验工作提出改进措施;三是可以了解河道特性，加深对河流水文规律的认识。从宏观上保证了水文资料的可靠性、准确性，大大地提高了水文资料整编成果质量。

1 单站合理性分析

单站合理性分析是利用本站单项资料或几项有关的资料来进行的，它主要包括水位、流量、泥沙单站合理性分析检查三个方面。

1.1 水位单站合理性分析

用逐时水位过程线进行分析检查。检查水位变化的连续性，合理性，峰形是否正常，有无突变现象，年头、年尾是否与前后年衔接等。当上、下游有水工建筑物时，检查水位的变化与其影响是否一致，譬如:石泉、安康站由于受上游水库闸门开启关闭影响，水位过程线呈锯齿状，如果受回水影响，水位过程线则变化比较平缓。当水位过程线出现不连续或反常现象时，应深入调查、分析原因。可能是由于水准点或水尺零点的变动、观测、记录或计算的错误，断面迁移或换水尺等方面的错误。应查清原因，予以彻底的处理改正，以提高水文资料整编成果的准确性。

1.2 流量单站合理性分析

绝大多数站历年水位流量关系的变动有一定的规律性，通常高水是受河槽控制，控制河段长，各处冲於影响能互相抵偿一部分，控制变动不十分剧烈，因而水位流量关系曲线的趋势也变动不大，历年高水曲线的趋势大都一致，低水部分的变化是连续的，相邻年份年头年尾曲线应该衔接或接近一致。这是单站合理性检查的一个重要方法，用它可以发现测验和整编上的问题，如1997年某站出现的年最大洪水使用浮标测流，由于借用断面不当使高水关系曲线欠妥，改借用断面后比较合理;2000年某站最大一次洪峰借用的断面测量有误，而形成水位流量关系曲线与历年不一致，也是经过历年对照才发现测验的问题。在实际工作中用这种方法发现和处理了许多问题，但是绝不能机械使用，如某站2008年之前历年水位流量关系曲线是反绳套，而2008年由于受水利工程的影响，线形变为正绳套，这不能说明这个站水位流量关系曲线定错了，一定要从实际出发，不断地了解和掌握河流特性，才能保证水文资料整编成果质量。

流量过程线是合理性分析检查的重要工具之一，它表现了流量随时程的变化。河川径流量的来源形式有三:一是槽雨，这部分降水直接或全部的变成径流量，不过占水源很少;二是地表径流，降水除去损失外，就产生地表径流;三是地下径流，是枯季长期无雨河川流量的主要来源，即基流。流量过程线就是不断变化着的地表径流与地下径流的综合表现。过程线可分为上升、峰尖、下降三部分，上升部分是集流线，在时程上它是代表地表径流从流域上游的最远处集中到测站所经过的时间，下降部分是递减线，在时程上由地表径流终止时间起到河道槽蓄消耗完时止，所经过的时间;中间峰尖部分过程线的上升率和下降率都比较平缓，这部分恰恰介于集流线与递减线之间，峰尖的顶点叫做峰顶。过程线的形状受下垫面因素及降水的直接影响，在面积大、坡度平坦、土壤透水性强或植被良好的流域，流量过程线比较平缓，反之，在面积小、坡度陡、岩性地表或水土流失严重的流域，由于降水后，地面径流汇集较快，流量过程线变化就比较剧烈。在降水方面对流量过程线的影响更是多方面的，当这次降水渗透率稳定以后，降水强度忽然加大，会使流量急剧上升，如果降水强度不变，降雨时间超过集流时间，则流量过程线形成平顶峰，但强度较大的雨很少能持续原来强度而超过集流时间的，所以洪峰通常是陡尖的。在同样的情况下，降雨地点与时间愈不均匀，洪峰就愈瘦愈尖。另外，暴雨中心移动方向如果与流向相同，流域上下游的地面径流同时集中到测站的可能性大，流量过程线将是历史短、洪峰高，如安康站“83.8”特大洪水就是暴雨中心移动方向与流向相同，致使安康老城区基本毁于一旦;如果暴雨中心行进方向逆着流向，在上游开始降雨时，下游径流或许已经流过测站，这样流量过程线历史长而洪峰较低，掌握了这些基本原理来检查过程线，有助于发现一些不合理的现象，通常发现的问题是水位漏测起涨点或峰顶等测验问题，也可以发现水位流量关系曲线定线中存在的问题。

1.3 泥沙的单站合理性分析

用历年单断沙关系曲线进行对照分析检查，其曲线的趋势基本一致，且变化范围不应过大，当发现异常时，应查明原因。检查是否因流域自然地理情况或本站水沙特性的改变而造成(如水土保持、垦荒、河段冲淤变化等)，还是测算错误所引起。

绘制瞬时流量、含沙量、输沙率过程线进行对照分析，含沙量的变化与流量的变化常有一定的关系，可从历年流量，含沙量资料的比较中，找出规律性，据以检查本年资料的合理性。如有反常，应查明是由于人为因素，还是由于洪水来源、暴雨特性，季节性等因素影响所造成。如:2003年某水文站5月至6月平水期从含沙量过程线上发现8:00至20:00这段时间有突变现象，经过与历年含沙量过程线对照发现不相应，最后通过调查发现是上游采沙人为造成的。

2 综合合理性分析

综合合理性分析检查是利用相邻测站同一时期的同类资料来进行的。综合合理性分析检查主要包括相邻上下游站水沙量的合理性分析检查和相邻站及区域降水量面上对照检查两部分。

在进行水量平衡时，要通过上下游干支流站进行全面对照，通常洪水总量应平衡，即来水量与河槽蓄水增量之差与出水量应大致相等。通过水量平衡工作，不仅能发现资料整编中存在的较大的矛盾问题，像突出的偏大偏小，系统错误等，同时也可以由于发现一个矛盾，还能追出一系列的矛盾问题来，这样就能引导深入研究，使问题得到彻底解决。在进行沙量平衡时，如果出现某一区间沙量不平衡，一是要调查此区间上是否有水库，使大部分泥沙淤积在水库中;二是考虑是否受人类活动影响，如人为大量挖沙取石，致使洪水时大量泥沙沿途沉淀及区间流速由上至下逐渐减小导致挟带泥沙能力降低等因素造成的不平衡，通过此项工作不仅可以了解流域的特性，而且还可以了解水流沿河运行的一般规律。

降水量区域面上对照分析检查不仅可以发现雨量的缺测、合并以及偏大、偏小等，而且还能发现日期记错等现象。2005年我们通过全省年降水量等值线图，发现陕南某委托雨量站年降水量明显偏大，经过实地调查发现，该委托雨量站的量桶损坏，观测员用大碗代替量筒，来量取雨量造成的。