杂谷脑站边沙-单沙关系分析

朱 刚

（阿坝州水文水资源勘测局，四川 汶川 623000）

1 流域概况

杂谷脑河流域地处青藏高原向四川盆地过渡地带，是川西北高原的东南缘。流域呈扇形，北、南、西三面是高山环绕。其西部及西北部以鹧鸪山和邛崃山与大渡河流域相邻，北面以鹧鸪山支脉与岷江上游支流黑水河相隔，南部以邛崃山支脉为分水岭，邻接岷江支流草坡河、渔子溪。流域西面高、东面低，具有高原山地地貌和山区河流的特点。域内山峦起伏，山势陡峻，流域上部海拔多在3000m以上，山脚坝以下开始进入峡谷，杂谷脑河穿行于崇山峻岭之中，河谷深遂狭窄，河道滩多弯急。米亚罗至古尔沟一带，河谷比较开阔，古尔沟以下又复入高山峡谷，河道狭窄，滩多弯急，河床深切，水流湍急，落差较大。杂谷脑河支流众多，较大支流从上到下依次有十八拐沟、米亚罗沟、黄土梁沟、九架棚沟、梭罗沟及孟屯沟等。杂谷脑河流域处于青藏高原东部边缘地带，历经多期强烈褶皱，形成高山高原峡谷。因属褶皱构造，以地壳活动及各种应力地质作用，故岩层破碎，岸坡稳定性差，易发生滑坡、泥石流。崩塌体堆积坡麓多处可见，特别是古尔沟以下至汶川段更为突出，沿河为固体松散物堆积，岩石风化严重，植被覆盖少，水土流失严重。流域内森林资源丰富，是岷江上游的主要林区之一，森林主要分布在米亚罗以上河源地带、各支沟梭罗沟、孟屯沟等支流上，在60年代曾设立林场采伐林木，一度砍伐过量，致使水土流失严重，其后注意保护森林资源，森林覆盖面积已逐渐增大，杂谷脑河及其支流分布的大面积森林，以及众多的天然海子对径流有一定的调节作用。

2 测站简介

杂谷脑水文站地处阿坝藏族羌族自治州理县杂谷脑镇，地理位置于东经 103°09′，北纬 31°26′，集水面积 2404km2，距河口距离 56.0km。该站测验河段顺直长约300m，河宽约38m，断面呈“U”字型，河床由沙卵石组成，两岸系砂壤土，底坡较陡，高、中水略有冲淤。基本断面上游约150m处有沙卵石滩，近年来逐渐向下延伸。基本断面下游80～130m公路桥形成卡口，造成洪水期间壅水较高，对测验河段有一定的控制作用。杂谷脑水文站为杂谷脑河出口主要控制水文站，主要测验项目有：水位、流量、降水、单沙等。

3 样本的采集与处理

3.1 取样位置及容积

3.1.1 杂谷脑站边沙取样位置在基本水尺断面岸边，取样相对水深为水面。该处为浆砌石堡坎，岸边稳定，无回流、无死水、风浪小，满足不同水位级边沙的采集，保证了资料的连续性。

3.1.2 单沙取样位置为基本水尺断面13.0m一线0.6一点，该处所取单沙就有较好的代表性。单沙采样器为横式“1”型采样器，容积1000ml。

3.1.3 该次分析中的边沙与单沙单次取样容量均为2000ml，保持资料的一致性，以满足本次分析的要求。

3.2 取样时期

自2009年5月～2010年8月,在取单位含沙量的同时，在边沙取样位置按固定的水样容积采取水样，为减少不确定因素和偶然误差，水样采取应注意如下事项：

3.2.1 水样采取应采用固定容积，每次采样容积应保持不变，以避免因容积不一致造成资料误差，保持资料系列的一致性。边沙用取样桶取样后，用量筒准确量取，保证取样容量为2000ml。单沙取样时应保证取样器完好，内壁应光洁和无锈迹。仪器两端口应保持瞬时同步关闭和不漏水。仪器容积应准确。仪器的筒身纵轴应与铅鱼纵轴平行，且不受铅鱼阻水影响。

3.2.2 边沙取样时间应注意与单沙量采样时间一致，一般要求同时取样.确保单次成果的质量。

3.2.3 边沙取样时，应避免环境影响。在遇恶劣天气和受漂浮物较多影响时，应注意水样采取的真实性。

3.2.4 两者取样时应做好原始的记载，水样测次、澄样桶编号等一一记载清楚，为以后分析提供可靠保障。

3.3 样本处理及分析

3.3.1 样本测取后，应沉淀5～7天后才能过滤。

3.3.2 严格执行操作规程，确保单次测验成果的正确性。

3.3.3 边沙资料单独整理、计算、归档，要求测次标记准确，记载完整清晰、校核手续齐全。

3.3.4 在收集一定数量资料后，采用相关分析法，建立边沙-单沙关系。

4 边沙-单沙关系分析

杂谷脑站是二类泥沙精度水文站，取样时间为2009年5月～2010年8月，在不同水位级收集边沙-单沙试验资料60次，含沙量变化范围为 51.0～1630g/m3。

图1 2009～2010年边沙-单沙过程线图

图2 杂谷脑站边沙-单沙相关图

4.1 边沙与单沙过程线比较

根据实测的60次边沙与单沙资料，绘制边沙-单沙过程线图：通过分析比较，线型基本趋向一致，见图1。

4.2 边沙与单沙相关性分析

对2009年5月至2010年8月实测的60边沙与单沙资料进行相关系，采用过原点的直线方程，获得边沙-单沙的相关直线方程式Cs单＝A*Cs边，可以得出相关系数为1.034。关系图见图2。

4.3 误差指标

4.3.1 通过相关系数的机误和相关系数的比较来判断相关关系是否存在。相关系数的机误为：

|r|＞|4Er|时，相关关系存在。

4.3.2 分别对60次边沙-单沙关系进行符号检验、适线检验、偏离数值检验，符号检验与偏离数值检验两者检验合格，适线检验免检。系统误差为0.8%。

5 结论

根据杂谷脑水文站2009年5月～2010年8月所有实测资料，通过建立边沙～单沙的相关关系.由边沙推求单沙，经过分析计算和论证，方案是切实可行的。本次分析系数的原始数据含沙量范围为51.0～1630g/m3之间，系数在含沙量51.0～1630g/m3之间有效，超出此范围是需进一步进行对比观测数据的搜集，以对该系数进行进一步的修订。

本次分析由于对比观测数据系列较短，得到的数据只能暂时使用，待进一步搜集到高沙的对比观测数据后进一步修订。

［1］中华人民共和国水利部.GB 50159—92河流悬移质泥沙测验规范[S].1992.

［2］严义顺.水文测验学[M].北京:水利电力出版社.

［3］中华人民共和国水利部.SL247—1999水文资料整编规范[S].北京:中国水利水电出版社,2000.

［4］四川省阿坝州水文水资源勘测局.阿坝州水文志[M].成都:四川科学技术出版社,20077.