邢台市柳林水文站设站年限分析

2015-12-15傅金成

地下水 2015年3期

傅金成

(河北省邢台水文水资源勘测局，河北邢台054000)

水文站网是水文资料的收集系统，是由按一定技术标准，在一定流域内，适当数量水文站构成的，水文站按性质分为基本站、实验站、专用站和辅助站，根据水文实验研究或者其他科学研究的需要，可以设立水文实验站。柳林水文站是河北省水文水资源勘测局1982设立的小面积径流实验站，该站于建站至2004年已有23年的观测资料，该站设立的主要目的是在流域内累积暴雨洪水资料，探求该流域内产汇流关系在随下垫面条件变化规律。通过设站年限检验，可以适时调整站网，对于已达设站目的的水文站可予以撤消，或转移到其它地方增加水文站点，丰富水文站网，扩大资料收集范围。进行设站年限检验十分必要。

1 测站基本情况

1.1 区域自然地理特性

柳林水文站位于东经114°21ˊ，北纬37°17ˊ。该站测验断面地处河北省邢台市内丘县柳林镇柳林村，控制河段属于海河流域子牙河水系小马河，河源发源地太行山东侧太子岩，流域自西高东低，流域面积57.4 km2，主河道长13.2 km，流域坡度30.9‰，流域宽度4.35 km。该站流域面积小，源短流急，洪水暴涨暴落。属于季节性河流，洪水多发生在6～9月份，多数发生在7月下旬至8月上旬。本站为河北省丘陵区小面积径流实验站，流域内最高的太子岩主峰海拔1 141 m，流域出口断面高程为130 m。断面以上除个别的山丘不能耕种外，大部分作为农田耕种。主要作物有小麦、玉米、棉花、花生等，其中小麦、玉米种植面积较大，占总种植面积的80%左右。植被覆盖率不高。土壤组成为黄土间红土及沙土。

1.2 水文气象特征

本站地处半干旱、半湿润地区，属于温带大陆性季风气候区，季节变化分明，温差较大。春季蒸发量大，降雨稀少;夏季受海洋性气团及太行山地形的影响，炎热多雨，降雨量集中;秋季为夏秋过度性季节，晴朗气爽，降雨较少;冬季寒冷少雨雪，多北风。多年平均气温11.7～13.6℃，日照时数为2 600 h，多年平均降水量594.5 mm，多年平均径流深80.7 mm，多年平均最大24 h降雨量92.5 mm，多年平均最大3日降水量135 mm，多年平均蒸发量1 045.5 mm，1996年实测最大洪峰流量570 m3/s，最大含沙量4.62 kg/m3。由于柳林水文站流域是季节性河流，径流的年内以及年际变化均极大。

2 评价分析方法

2.1 抽样误差检验法

选用1982～2004年柳林水文站的单站年特征值，即:最高水位 Gmax、最低水位 Gmin、洪峰流量 Qmax、最小流量 Qmin、最大一个月径流深Rmax月、最小一个月径流深Rmin月和年径流深R年共7组系列。

柳林水文站于1982年建站至2004年，由于本站设站已23年，小于25年，按间隔5年抽样，即:5年、10年、15年、20年抽样。取样尽量包括从1982～2004年的各个时段，每种设站年限采取随机抽样法抽取5个样本，取用随机抽取的5个样本的、Cv计值，计算其平均值作为柳林站设站年限的均值和离差系数Cv计。计算如下:

误差设定标准:

柳林站设计年抽样误差检验成果表见表1。

表1 柳林站设计年抽样误差检验成果表

2.2 设计洪水和设计枯水检验法

从1982～2004年，共计23年系列水文资料的设计洪水计算在不同保证率(P=1%、2%、5%、10%)下的流量值(Q1%设、Q2%设、Q5%设、Q10%设)，以此流量值作为设计标准值。再计算不同设站年限的流量值(Q1%计、Q2%计、Q5%计、Q10%计)，与在不同保证率下的流量设计标准值比较，算出误差。将算得误差与技术标准设定的误差标准进行比较，如果在规定的允许误差范围内，并以实测到20年一遇的洪峰流量，就说明该站采用设计洪水和设计枯水检验法检验已达到测站设站年限。反之，则未达到设站年限。

不同检验年限的抽样方法与抽样误差检验法相同。按5年间隔抽样，即:5年、10年、15年、20年抽样。如果当误差标准及实测保证率洪水标准为Qmax≤15%、Qmin≤20%，并已实测到20年一遇洪峰流量，就认为检验合格。柳林站设站年限设计洪水检验成果表见表2。

表2 柳林站设站年限设计洪水检验成果表

2.3 产汇流参数检验法

2.3.1 降雨径流关系检验法

以实测资料反退降雨径流关系，现以1982～2004年，共计23年历次洪水的降雨、径流资料为基础，绘制降雨～径流关系图，算出合格率，以此作为标准。同时计算不同检验年限的降雨～径流关系图的合格率，合格率检验方法不同检验年限的划分与抽样误差检验法和设计洪水、设计枯水检验法相类似，不同点为采用从2004年往前倒推的方法，当合格率接近时60%或大于60%时，所求的年限即为采用降雨径流关系检验法检验的该站设站年限。

2.3.2 稳定下渗率 fc检验

以柳林站1982～2004年间降雨径流资料为基础计算稳定下渗率fc，再求得历次暴雨洪水的稳定下渗率23站年的平均值fc标，以稳定下渗率的平均值fc标作为标准值。同时计算不同检验年限的历次洪水稳定下渗率的平均值fc计，当计算值fc计与标准值fc标接近或稳定时，所得年限即为设站年限。

2.3.3 汇流参数m检验法

利用1982～2004年间降雨径流资料，计算历次洪水的汇流参数m，并点绘Q～m/F～m关系图，在通过点群中心作一条标准关系曲线，计算其合格率，合格率大于60%时，求出稳定的汇流参数m值。在大水次数较少的情况下，可以不再做长短系列汇流参数m值的比较。柳林站产汇流参数检验成果表见表3。