石头水文站历年水位流量关系曲线综合分析

2014-01-19千基斌

黑龙江水利科技 2014年7期

关键词：定线历年水文站

千基斌

(牡丹江水文局，黑龙江牡丹江157000)

石头水文站历年水位流量关系曲线综合分析

千基斌

(牡丹江水文局，黑龙江牡丹江157000)

石头水文站位于黑龙江省宁安市石岩镇，是牡丹江干流重要控制水文站，集水面积13 771 km2。文章通过对石头水文站历年水位流量关系曲线进行合理性分析，为石头水文站实现流量间测，提高工作效率，合理配置区域水文监测的人力和物力资源提供了依据。

石头水文站;水位流量关系曲线;合理性检查;综合分析

1 流域概况

流域概况主要有以下5个方面:自然地理特征、水文气象特征、水利工程情况、河段形式及断面情况和洪水特性及河流特性。

1.1 自然地理特征

石头水文站位于黑龙江省宁安市石岩镇，地理位置 E129°20'，N44°10'，是牡丹江干流重要控制水文站，集水面积13 771 km2。流域内山地占89%，森林占46%。

水文站上游多为原始森林，沿河两岸多为耕地，土壤大部分为砂壤土，主要支流有马连河、尔站河、镜泊湖。马连河集水面积720 km2，尔站河集水面积1 100 km2。

1.2 水文气象特征

本站地处中纬度寒温带，属于大陆性季风气候区。

由于受太平洋季风和西伯利亚高气压所控制，日照充足，气候湿润，天气变化多端，春秋多风，夏季炎热多雨，冬季严寒干燥。

降水主要集中在汛期6—9月，平均降水量为372.8 mm，占年平均降水量的66.5%。

1.3 水利工程情况

本站上游58 km处有镜泊湖发电站，1943年建成。

坝址以上流域面积11 820 km2，河长285 km，水库正常蓄水位353.50m，相应库容16.25 亿 m3，装机总容量96 MW。

石岩电站位于宁安市石岩镇内，在基本水尺断面上游500 m处，为河床式小水电站，坝址控制流域面积1.4万 km2，拦江坝为长123m，高10.6 m浆砌石溢流坝，装机12台总容量7 MW。

1.4 河段形式及断面情况

本站河段为S形，顺直长度1 km。顺直段上游有弯道、支流、浅滩，下游有弯道和急流。基本水尺断面上下游500 m内，断面变化很小，冲淤甚微，断面呈U形，河床为砂卵石，无杂草灌木，右岸为块石陡壁，左岸为平缓坡地。

1.5 洪水特性及河流特性

石头水文站的洪水大多数受南来台风和低气压合并的影响，为典型的雨洪径流，年最大洪峰集中在汛期7—9月，尤以8—9月份最为集中。洪水过程多为单式洪峰，洪峰停留时间一般2 h左右，涨落水历时较短，一般在1～2 d，峰型较瘦。水位涨落变化剧烈，无漫滩。洪水时受上游弯道控制，中低水时受下游浅滩控制，水位流量关系呈单一曲线。

除特大洪水外，一般洪水因受镜泊湖及沿江调蓄水量的影响，洪水涨落较缓，洪峰流量同洪水总量相比相对较小。

建站53 a来，只有1978和1979年受水草影响，水位流量关系出现二条线，其余51 a均为单一稳定的水位流量关系曲线。

2 水位流量关系曲线合理性检查及分析

为论证和检验石头水文站51 a所定的水位流量关系曲线的合理性是否符合水文要素的变化规律和本站河流特性，本文以建站51 a的实测流量关系曲线为例，分别采用3种方法来进行分析检验。

3种方法分别为:2012年水位流量关系曲线与历年关系曲线合理性对照检查、各相邻年份水位流量关系曲线合理性对照检查和逐年水位流量关系曲线与历年综合关系曲线分析。

2.1 2012年水位流量关系曲线与历年关系曲线合理性对照检查

为了确定水位流量关系曲线的合理性，选择51 a的实测数据绘制历年水位—流量关系曲线，将2012年的水位—流量关系曲线与历年关系曲线对比分析［1］。

由图1可见，本年水位流量关系曲线与历年水位流量关系曲线基本重合，无明显系统偏离，定线精度满足水文资料整编规范SL247—1999，水位流量关系定线精度指标表1和表2水位流量关系合并定线精度指标。这说明本年水位流量关系曲线定线合理，保持了历年稳定。2012年石头站水位流量关系曲线与历年关系曲线最大偏离差值统计表，见表1。

表中可见低水位级偏差大些，相对误差在水位级91.20 m处有2 次、91.25 m处有 18 次、91.35 m处有8次、91.50 m处有 6次、92.00 m处有 4次;中水92.50 m处有9 次、92.75 m处有10 次、93 m以上有7次。高水基本重合。

总体看来，51 a的资料相对误差基本都≤±8%，这说明定线合理。

图1 2012年水位流量关系曲线与历年关系图

表1 2012年石头站水位流量关系曲线与历年关系曲线最大偏离差值统计表

2.2 各相邻年份水位流量关系曲线合理性对照检查

根据实测资料绘制相邻年份的水位—流量关系曲线，见图2。

从各相邻年份的水位流量关系曲线图中，可以很明显的发现，相同流量级对应的偏差无系统偏离，可见历年的水位流量关系曲线线型一致，分布都密集在一个区域中，高、中、低水变幅小，这说明水位流量关系具有良好的相关性［2］。在表2相邻年份水位流量关系曲线最大偏离差统计表中可见，低水位级，水位在90.94～92.00 m只有14次超过±8%范围。中水位级，水位在92.00～93.50 m超过 ±5%的有14次。高水位级，水位在93.50 m以上只有8次超过±4%的允许范围。这说明各相邻年份的曲线变化很小，水位流量关系曲线逐年缓慢变化，符合水文资料整编规范 SL247—1999 中表 2.3.2-1 和表2.3.2-2规定的水位流量关系定线精度指标，说明定线合理。