泾河张家山站水位流量关系分析

王晓斌（陕西省水文水资源勘测局张家山水文站陕西泾阳713701）

泾河张家山站水位流量关系分析

王晓斌
（陕西省水文水资源勘测局张家山水文站陕西泾阳713701）

泾河张家山站设立于1932年1月，1997年以后受泾惠渠张家山水库影响，水位流量关系有所变化，本文经过分析水位流量的关系变化提出解决方案，使该站流量测验强度减小，工作效率提高。

水文站；水位流量关系；分析

张家山水文站为泾河下游干流控制站，系一类精度水文站，国家重要站，中央报汛站。1932年1月由民国陕西省水利局设立，1952年6月测验断面下迁3000m站名为张家山（二）站。站址位于陕西省泾阳县王桥镇岳家坡村赵家沟，东经105°36′，北纬34°38′，集水面积43216km2，控制河长397km，河流平均比降2.78‰，距河口里程58km。该站流量测验仍需要测控其变化过程，20年来年均流量测次121次，测验任务繁重。通过对该站水位流量单值化分析，对于减轻测验任务、简化资料工作真正实现巡测都具有重要意义。

1　测验河段概况

张家山水文站现测验河段较顺直，复式河槽，沙石、胶泥河床。两岸均为黄土崖，高约30m。基本断面上、下游各300m处，均有弯道。基本水尺断面兼流速仪测流断面及浮标中断面，上、下浮标断面间距200m。水位流量关系为单一线或绳套曲线。洪水测验流速仪易受柴草影响。基本断面上游3500处有泾惠渠张家山水库，基本断面以上1200m处有泾惠渠沉沙池。

2　水位流量关系特性

张家山洪水主要来源于景村站以上干支流洪水。洪峰陡涨陡落，含沙量大，沙峰滞后于水峰。水位流量关系多呈绳套曲线。

张家山（二）断面以上3200m处有泾惠渠张家山水库，设计总库容986万m3，兴利库容427万m3，调洪库容550万m3，死库容83万m3。丰水期，平均泄洪流量200m3/s，最大泄洪600m3/s，较大洪水时提闸畅流。

收集1932年-2013年张家山洪水要素资料发现，1997年以前张家山洪峰涨洪比较缓慢，一般都在3小时～5小时以上，落水也在2天～3天以上，且较为缓慢，而1997年以后涨洪一般都在1小时左右，受泾惠渠张家山水库泄洪，水位快速上涨，一般很难测到涨腰。其后，受泾惠渠拦蓄和冲沙调节，张家山站水位变化猛烈时而上涨时而下落，直至本次洪水大部分洪水消退，才予以平稳变化。

当前，张家山站按照《陕西省水文水资源勘测局水文测验任务书张家山（二）水文站》（2013年1月1日）规定洪峰标准1.5m，每遇上游来水较大，泾惠渠张家山水库调节泄洪，均能使张家山站断面水位变幅超过1.5m，造成了张家山站流量测验频繁。例如2013年7月份，张家山水文站共出现一个复式峰，测流53次，减少测流次数，降低职工工作强度显得很为迫切。

3　水位流量关系变化分析

从《中华人民共和国水文年鉴（黄河流域水文资料）》收集1993年～2013年21年张家山水文站实测流量成果，发现年实测流量测次最多为2003年193次，最少为1993年80次，平均121次。绘制1993年～2013年张家山站水位流量关系图，其水位流量关系曲线距中心线误差最高达20%，显然不能合并定线，见图1。

从《中华人民共和国水文年鉴黄河流域水文资料》收集近60年张家山水文站实测大断面资料，绘制张家山水文站1953年至2013年大断面图，见图2。

图1　泾河张家山水文站历年水位流量关系图

从历年大断面套绘图3可以看出，河道主流稳定，河道比降大、水流湍急，深泓点变化不大，河床主河槽逐年冲刷降低，但幅度不大。同时对一年中洪水引起的断面变化进行分析，为此绘制临近的2013年全年实测大断面图，并计算其全年断面变化情况。经计算2013年泾河张家山站大断面面积，发现水位变化420.25m～424.98m，水位422.25m相应流量202m3/s时断面面积变化为2.96%，小于3%，可见面积变化对水位流量关系的变化影响不大，张家山站水位流量关系变化主要受洪水涨落影响，在涨落水过程中因洪水波传播引起不同的附加比降，使断面流量与同水位下稳定流流量相比，呈现有规律的增大或减小。

图2　泾河张家山（二）站1953-2013年实测大断面图

图3　泾河张家山站受洪水涨落影响下的水位流量关系

自1997年泾惠渠张家山水库运行以来受遇洪水泄洪调节影响，张家山（二）断面水位起涨和降落都很迅速，又受测流的时限影响，最终使根据实测确立的水位流量关系呈阶段性单一曲线，见图3。

由以上可以看出，目前张家山水文站断面洪水变化剧烈，近年来每年水位流量关系呈多条单一线。水位流量变化规律已经掌握，需要将繁重的流量测验进行简化。

4　水位流量测验简化分析

张家山站近21年平均每年测流121次，受泾惠渠张家山水库泄洪影响，洪水呈迅速上涨，迅速降落的特点，按照目前的测验任务，在水位流量关系线减少的情况下，流量测验次数却仍然很多。例如2013年仅两条水位流量关系线，而测流次数就达125次之多。

《河流流量测验规范》GB50179-2015第4.1.4条对流量测验次数规定为：“水文站一年中的测流次数，应根据高、中、低各级水位的水流特性、测站控制条件、测验精度，定线推流要求，以及需求等综合确定，能够准确掌握各个时期的水情变化，合理控制各级水位和水情变化过程转折点。当发生洪水、枯水超出历年实测流量的水位时，应对超出部分增加测次。”据此对张家山站水位流量关系分析，以减少流量测次。

根据张家山站1993～2013年以来实测的21年流量资料进行分析研究，全年流量资料采用临时曲线法（多条单一线法）整编，水位流量关系曲线为多线条，历年间互相交织。

我们依2013年水位流量关系为依据，该年张家山站共定线两条，对其进行合并定线，并推流。发现合并定线后推流月最大误差达14.66%，年误差达7.59%均超过《水文巡测规范》所规定的范围，合并定线不能起到简化测验的作用。

但是通过图3可以看出，张家山站水位流量关系受其涨落猛烈历时短影响在一次涨水过程中相对稳定，而在多次涨洪中会出现一部分洪峰过程水位流量关系相同，另外一部分相同，而且来回交织。据此，对张家山站流量测验简化提供了依据。在目前尚不能单值化水位流量关系之前，对流量的简化测验是很有必要的。根据以上分析只要在稳定的水位流量关系段，按水位级分布测点已能满足水位流量关系定线要求。

《水文巡测规范》（SL195-97）规定：各类精度的水文站，有10年以上资料，经分析论证实测流量的水位变幅已控制历年（包括大水、枯水年份）水位变幅80%以上，各相邻时段的曲线之间的最大偏离不超过高水4.0%、中水5.0%的允许误差范围者可实行检测。《河流流量测验规范GB50179-2015》规定：流量测次能够准确掌握各个时期的水情变化，合理控制各级水位和水情变化过程转折点。

依据以上规定结合张家山站洪水特性，张家山目前断面稳定，在其水位流量稳定段测流不少于10次就行。而像2013年水位流量关系为两条单一线，仅需要测流20-30次左右就能满足当年的水位流量关系定线推流工作。具体做法是：使用相邻时段的水位流量关系进行推流，按水位级进行测流，当发现水位流量关系变化时再重新确定水位流量关系依次采用检测，按水位级分布，减少测流工作量。

5　结论

张家山站断面控制良好，受泾惠渠张家山水库调节，洪水涨落猛烈且历时较短，作为一类站目前水位流量单值化还无法达到要求。但是张家山站完全满足水位流量关系线稳定段进行检测的要求，因此建议张家山水文站在以后的流量测验工作中，拟采用按水位级分布流量测次，稳定段流量测次不少于10次即可，而没有必要每次都按水峰布置测次，这样将大大减轻张家山站测流次数，降低了职工工作强度，满足了张家山站作为国家重要站、一类站的水位流量推流要求。陕西水利

（责任编辑：王剑）

引汉济渭工程

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